(a) 함수 가 제1사분면 , 에서 임계점을 정확히 하나만 가짐을 보이고, 그 점에서의 함숫값을 구하세요. (b) 이차 도함수 판정법을 이용하여 (a)에서 구한 임계점의 종류를 판별하세요. (c) 이로부터 부등식 이 모든 양의 실수 , 에 대해 성립하는 이유를 설명하세요.
영어 원문 보기
(a) Show that the function has exactly one critical point in the first quadrant , , and find its value at that point. (b) Use the second derivative test to classify the critical point in part (a). (c) Hence explain why the inequality is valid for all positive real numbers and .
정답·풀이 보기
(a) 에서
첫째 식에서 얻은 을 둘째 식에 대입하면 이고, 이로부터 , 이다. , 일 때,
(b) 이차 도함수는
특히
이고 이므로 점 은 극소이다.
(c) 또는 가 무한대로 갈 때(다른 변수는 0 이상일 때), 는 로 발산한다. 가 축과 축 중 제1사분면에 속하는 부분의 어떤 점으로 가까워져도 는 로 발산한다. 따라서 또는 가 제1사분면의 경계(무한대도 경계에 포함한다)로 가까워지면 는 로 발산한다. 그러므로 은 제1사분면에서 의 극솟값일 뿐만 아니라 최솟값을 갖는 점이다. 따라서 모든 에 대해 이다.
원본 교재 풀이(영어)
(a) For ,
Substituting , from the first equation, into the second gives which forces , . At , ,
(b) The second derivatives are
In particular
Since and , the point is a local minimum.
(c) As or tends to infinity (with the other at least zero), tends to . As tends to any point on the first quadrant part of the - and –axes, tends to . Hence as or tends to the boundary of the first quadrant (counting infinity as part of the boundary), tends to . As a result is a global (and not just local) minimum for in the first quadrant. Hence for all .
한 번 더 — 비슷한 문제CLP-3 · 2.9절 · 22번우리말 번역
함수 의 임계점을 모두 구하고, 각 임계점이 극솟값, 극댓값, 안장점 중 어느 것인지 판단하세요.
다 풀었으면 정답 확인
다음과 같다.
임계점에서는
세 임계점 각각의 분류를 나타낸 표는 다음과 같다.