문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 벡터와 공간

공간좌표

먼저 혼자 풀어 보고, 풀이로 확인한 다음, 아래 「한 번 더」 문제로 이어서 연습하세요.

CLP-3 · 1.1절 · 1번대학 수준우리말 번역

R3\mathbb{R}^3 에서 다음을 만족하는 모든 점 (x,y,z)(x,y,z) 의 집합을 설명하세요.

(a) x2+y2+z2=2x−4y+4x^2 +y^2+z^2= 2x-4y+4 (b) x2+y2+z2<2x−4y+4x^2 +y^2+z^2< 2x-4y+4

영어 원문 보기

Describe the set of all points (x,y,z)(x,y,z) in R3\mathbb{R}^3 that satisfy

(a) x2+y2+z2=2x−4y+4x^2 +y^2+z^2= 2x-4y+4 (b) x2+y2+z2<2x−4y+4x^2 +y^2+z^2< 2x-4y+4

정답·풀이 보기

(a) 점 (x,y,z)(x,y,z) 가 x2+y2+z2=2x−4y+4x^2 +y^2+z^2= 2x-4y+4 를 만족하는 것은 x2−2x+y2+4y+z2=4x^2-2x +y^2+4y+z^2= 4 를 만족하는 것과 필요충분조건이고, 이는 (x−1)2+(y+2)2+z2=9(x-1)^2 +(y+2)^2+z^2=9 와 같다. (x−1)2+(y+2)2+z2\sqrt{(x-1)^2 +(y+2)^2+z^2} 은 (1,−2,0)(1, -2, 0) 에서 (x,y,z)(x,y,z) 까지의 거리이므로, 점이 주어진 방정식을 만족하는 것은 (1,−2,0)(1,-2,0) 으로부터의 거리가 3인 것과 필요충분조건이다. 따라서 구하는 집합은 (1,−2,0)(1,-2,0) 을 중심으로 하고 반지름이 3인 구이다.

(b) (a)와 같이, x2+y2+z2<2x−4y+4x^2 +y^2+z^2< 2x-4y+4 인 것은 (x−1)2+(y+2)2+z2<9(x-1)^2 +(y+2)^2+z^2<9 인 것과 필요충분조건이다. 따라서 점이 주어진 부등식을 만족하는 것은 (1,−2,0)(1,-2,0) 으로부터의 거리가 3보다 엄밀히 작은 것과 필요충분조건이다. 구하는 집합은 (1,−2,0)(1,-2,0) 을 중심으로 하고 반지름이 3인 구의 내부이다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) The point (x,y,z)(x,y,z) satisfies x2+y2+z2=2x−4y+4x^2 +y^2+z^2= 2x-4y+4 if and only if it satisfies x2−2x+y2+4y+z2=4x^2-2x +y^2+4y+z^2= 4, or equivalently (x−1)2+(y+2)2+z2=9(x-1)^2 +(y+2)^2+z^2=9 . Since (x−1)2+(y+2)2+z2\sqrt{(x-1)^2 +(y+2)^2+z^2} is the distance from (1,−2,0)(1, -2, 0) to (x,y,z)(x,y,z), our point satisfies the given equation if and only if its distance from (1,−2,0)(1,-2,0) is three. So the set is the sphere of radius 3 centered on (1,−2,0)(1,-2,0).

(b) As in part (a), x2+y2+z2<2x−4y+4x^2 +y^2+z^2< 2x-4y+4 if and only if (x−1)2+(y+2)2+z2<9(x-1)^2 +(y+2)^2+z^2<9 . Hence our point satifies the given inequality if and only if its distance from (1,−2,0)(1,-2,0) is strictly smaller than three. The set is the interior of the sphere of radius 3 centered on (1,−2,0)(1,-2,0).

한 번 더 — 비슷한 문제OpenStax 3권 · 2.2절 · 15번우리말 번역

다음 연습문제에서, 일반형으로 주어진 방정식을 가진 구의 중심과 반지름을 구하세요.

x2+y2+z2−4z+3=0{x}^{2}+{y}^{2}+{z}^{2}-4z+3=0

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중심 C(0,0,2)C(0,0,2) 와 반지름 11

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