함수 을 생각하세요.
(a) 의 모든 임계점을 구하고 분류하세요. (b) 다음으로 주어진 유계인 영역에서 의 절대 극값을 구하세요.
영어 원문 보기
Consider the function
(a) Find and classify all critical points of . (b) Find the absolute extrema of on the bounded region given by
정답·풀이 보기
(a) 다음과 같다.
임계점에서
이므로 이 임계점은 안장점이다.
(b) 극값은 영역의 경계 위에 있거나 영역의 내부에 있어야 한다.
- 경계 중 반타원 부분에서는 이고 이므로 이다. 이 값은 최솟값 16 ( 일 때)과 최댓값 21 ( 일 때)을 가진다. 의 임계점(즉 을 푼 값)을 확인하고 허용된 구간의 양 끝점(곧 과 )을 확인해도 같은 결론에 이를 수 있다.
- 경계 중 평평한 부분에서는 이고 이므로 이다. 최솟값은 일 때 이고 최댓값은 일 때 이다.
- 극값이 판의 내부에 있다면 그 점은 의 임계점이어야 한다. 유일한 임계점은 주어진 영역 안에 있지 않다.
다음은 극값의 모든 후보를 나타낸 표이다.
표에서 의 최솟값은 에서 이고 최댓값은 에서 이다.
원본 교재 풀이(영어)
(a) We have
At a critical point
Since , the critical point is a saddle point.
(b) The extrema must be either on the boundary of the region or in the interior of the region.
- On the semi-elliptical part of the boundary and so that . This has a minimum value of 16 (at ) and a maximum value of 21 (at ). You could also come to this conclusion by checking the critical point of (i.e. solving ) and checking the end points of the allowed interval (namely and ).
- On the flat part of the boundary and so that . The smallest value is taken when and is and the largest value is taken when and is .
- If an extremum is in the interior of the plate, it must be at a critical point of . The only critical point is not in the prescribed region.
Here is a table giving all candidates for extrema:
From the table the smallest value of is at and the largest value is at .
한 번 더 — 비슷한 문제CLP-3 · 2.9절 · 17번우리말 번역
직사각형 영역
에서 함수 의 최댓값과 최솟값을 구하세요.
다 풀었으면 정답 확인
최댓값과 최솟값은 임계점에서 나타나거나 의 경계에서 나타난다.
- 임계점은 다음 연립방정식의 해이다.
따라서 임계점은 하나뿐이다.
- 의 경계 중 변 , 위에서
이 함수는 가 커질수록 감소한다. 따라서 에서 최댓값은 일 때, 최솟값은 일 때 나타난다.
- 의 경계 중 변 , 위에서
이 함수는 가 커질수록 감소한다. 따라서 에서 최댓값은 일 때, 최솟값은 일 때 나타난다.
- 의 경계 중 두 변 , 위에서
이 함수는 이 커질수록 감소한다. 따라서 에서 최댓값은 일 때, 최솟값은 과 일 때 나타난다(두 점 모두 에서 거리가 이다).
따라서 최솟값과 최댓값이 나타날 위치의 후보는 다음과 같다.
따라서 최솟값은 이고 최댓값은 이다.