함수 를 생각하세요.
(a) 점 에서 가 가장 빠르게 증가하는 방향을 구하세요. (b) 점 에서 곡면
에 접하는 평면 의 방정식을 구하세요. (c) 와 점 사이의 거리를 구하세요. (d) 평면 와 평면
가 이루는 각을 구하세요.
영어 원문 보기
Consider the function .
(a) Give the direction in which is increasing the fastest at the point . (b) Give an equation for the plane tangent to the surface
at the point . (c) Find the distance between and the point . (d) Find the angle between the plane and the plane
정답·풀이 보기
의 1계 편도함수를 임의의 점 에서와 점 에서 각각 구하면 다음과 같다.
(a) 의 증가율이 가장 큰 방향은 의 방향이다. 그 방향의 단위벡터는 이다.
(b) 기울기 벡터 는 에서 곡면 의 법선벡터이다. 따라서 구하는 접평면은
이다.
(c) 점 에서 위의 점 으로 향하는 벡터는 이고, 이 벡터는 에 수직이다. 따라서 은 위의 점 중 에 가장 가까운 점이고, 에서 까지의 거리는 이다.
(d) 벡터 은 평면 에 수직이다. 따라서 두 평면 와 이 이루는 각은 두 벡터 과 이 이루는 각 와 같고, 이 각은 다음을 만족한다.
원본 교재 풀이(영어)
The first order partial derivatives of , both at a general point and at the point , are
(a) The rate of increase of is largest in the direction of . A unit vector in that direction is .
(b) The gradient vector is a normal vector to the surface at . So the specified tangent plane is
(c) The vector from the point to the point , on , is , which is perpendicular to . So is the point on nearest and the distance from to is .
(d) The vector is perpendicular to the plane . So the angle between the planes and is the same as the angle between the vectors and , which obeys
한 번 더 — 비슷한 문제CLP-3 · 2.7절 · 32번우리말 번역
유성이 캐나다 중심부 지역의 땅에 떨어진다. 위성 사진을 이용하여, 그 결과로 생긴 크레이터의 모델
을 만들고, 이 장소를 관광 명소로 바꾸는 계획을 세운다. 주차장은 에 만들고 등산로도 만들 예정이다. 등산로는 주차장에서 시작하여 크레이터 바닥까지 가장 가파른 경로를 따라 간다.
(a) 주차장, 함수 의 등고선 몇 개, 그리고 등산로가 분명하게 표시된 계획 부지의 지도를 그리세요. (b) 등산로는 주차장에서 어느 방향으로 출발하는지 구하세요.
다 풀었으면 정답 확인
(a)
이므로 크레이터의 바닥은 , (분모가 최소가 되는 곳)에 있고, 등고선(등위곡선)은 방정식이 인 타원이다. 아래 그림에서 속이 찬 점은 크레이터의 바닥을, 속이 빈 점은 주차장을 나타낸다. 그린 등고선은 (안쪽부터 바깥쪽으로) 이다. 등산로가 등고선과 직각으로 만남에 유의한다.

(b) 등산로는
와 평행하다. 주차장에서는 이다. 크레이터의 바닥을 향해 가려면 방향으로 출발해야 한다.