문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 급수 심화

급수 심화 전체 문제

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11문제 · 1 / 1쪽

1.OpenStax 2권 · 5.3절 · 48번대학 수준우리말 번역

확률의 어떤 응용, 예를 들어 집단유전학에서 돌연변이율을 예측하는 이른바 워터슨 추정량에서는 수 Hk=(1+12+13+⋯+1k){H}_{k}=\left(1+\frac{1}{2}+\frac{1}{3}+\cdots +\frac{1}{k}\right) 를 정확하게 추정하는 것이 중요합니다. Tk=Hk−ln⁡k{T}_{k}={H}_{k}-\ln k 가 감소함을 상기하세요. T=lim⁡k→∞TkT=\lim_{k\to \infty }{T}_{k} 를 소수 넷째 자리까지 구하세요. (힌트: 1k+1<∫kk+11xdx\frac{1}{k+1}<{\int }_{k}^{k+1}\frac{1}{x}dx.)

영어 원문 보기

In certain applications of probability, such as the so-called Watterson estimator for predicting mutation rates in population genetics, it is important to have an accurate estimate of the number Hk=(1+12+13+⋯+1k).{H}_{k}=\left(1+\frac{1}{2}+\frac{1}{3}+\cdots +\frac{1}{k}\right). Recall that Tk=Hk−ln⁡k{T}_{k}={H}_{k}-\ln k is decreasing. Compute T=lim⁡k→∞TkT=\lim_{k\to \infty }{T}_{k} to four decimal places. (Hint: 1k+1<∫kk+11xdx\frac{1}{k+1}<{\int }_{k}^{k+1}\frac{1}{x}dx.)

정답·풀이 보기

T=0.5772...T=0.5772...

원본 교재 풀이(영어)

T=0.5772...T=0.5772...

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.3절 · 8번
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
2.OpenStax 2권 · 5.3절 · 51번대학 수준우리말 번역

스쿠터가 연료를 가득 채우면 100100 km 를 갈 수 있다고 하자. 연료는 한 스쿠터에서 다른 스쿠터로 옮길 수 있지만 탱크에만 실을 수 있다고 가정할 때, 스쿠터 중 하나가 100HN100{H}_{N} km 를 갈 수 있게 하는 방법을 제시하세요. 여기서 HN=1+1/2+⋯+1/N{H}_{N}=1+1/2+\cdots +1/N 이다.

영어 원문 보기

Suppose a scooter can travel 100100 km on a full tank of fuel. Assuming that fuel can be transferred from one scooter to another but can only be carried in the tank, present a procedure that will enable one of the scooters to travel 100HN100{H}_{N} km, where HN=1+1/2+⋯+1/N.{H}_{N}=1+1/2+\cdots +1/N.

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.3절 · 24번
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
3.OpenStax 2권 · 5.3절 · 55번대학 수준우리말 번역

[계산기 사용] 컴퓨터가 발산하는 급수 ∑n=1N1n\sum_{n=1}^{N}\frac{1}{n} 의 항을 초당 100만 개씩 더할 수 있다고 하자. 적분판정법을 이용하여 부분합이 100100 을 넘을 만큼 충분한 항을 더하는 데 걸리는 시간이 몇 초인지 어림하세요.

영어 원문 보기

[T] Suppose a computer can sum one million terms per second of the divergent series ∑n=1N1n.\sum_{n=1}^{N}\frac{1}{n}. Use the integral test to approximate how many seconds it will take to add up enough terms for the partial sum to exceed 100.100.

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.3절 · 44번
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
4.OpenStax 2권 · 5.3절 · 56번대학 수준우리말 번역

[계산기 사용] 빠른 컴퓨터가 발산하는 급수 ∑n=2N1nln⁡n\sum_{n=2}^{N}\frac{1}{n\ln n} 의 항을 초당 100만 개씩 더할 수 있다. 적분판정법을 이용하여 부분합이 100100 을 넘을 만큼 충분한 항을 더하는 데 걸리는 시간이 몇 초인지 어림하세요.

영어 원문 보기

[T] A fast computer can sum one million terms per second of the divergent series ∑n=2N1nln⁡n.\sum_{n=2}^{N}\frac{1}{n\ln n}. Use the integral test to approximate how many seconds it will take to add up enough terms for the partial sum to exceed 100.100.

정답·풀이 보기

N=ee100≈e1043N={e}^{{e}^{100}}\approx {e}^{{10}^{43}} 개의 항이 필요하다.

원본 교재 풀이(영어)

N=ee100≈e1043N={e}^{{e}^{100}}\approx {e}^{{10}^{43}} terms are needed.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.3절 · 38번
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
5.OpenStax 2권 · 5.5절 · 65번대학 수준우리말 번역

[계산기 사용] ∑n=1∞1n2\sum_{n=1}^{\infty }\frac{1}{{n}^{2}} 의 추정값은 부분합을 ∑n=1N1n2=∑n=1N1n(n+1)+∑n=1N1n2(n+1)\sum_{n=1}^{N}\frac{1}{{n}^{2}}=\sum_{n=1}^{N}\frac{1}{n(n+1)}+\sum_{n=1}^{N}\frac{1}{{n}^{2}(n+1)} 로 쓰고, ∑n=1N1n(n+1)=1−1N+1\sum_{n=1}^{N}\frac{1}{n(n+1)}=1-\frac{1}{N+1} 이 N→∞N\to \infty 일 때 1로 수렴함을 이용하면 가속할 수 있습니다. 합 ∑n=110001n2\sum_{n=1}^{1000}\frac{1}{{n}^{2}} 을 이용한 π2/6{\pi }^{2}/6 의 추정값과 1+∑n=110001n2(n+1)1+\sum_{n=1}^{1000}\frac{1}{{n}^{2}(n+1)} 을 이용한 추정값을 비교하세요.

영어 원문 보기

[T] Estimates of ∑n=1∞1n2\sum_{n=1}^{\infty }\frac{1}{{n}^{2}} can be accelerated by writing its partial sums as ∑n=1N1n2=∑n=1N1n(n+1)+∑n=1N1n2(n+1)\sum_{n=1}^{N}\frac{1}{{n}^{2}}=\sum_{n=1}^{N}\frac{1}{n(n+1)}+\sum_{n=1}^{N}\frac{1}{{n}^{2}(n+1)} and recalling that ∑n=1N1n(n+1)=1−1N+1\sum_{n=1}^{N}\frac{1}{n(n+1)}=1-\frac{1}{N+1} converges to one as N→∞.N\to \infty . Compare the estimate of π2/6{\pi }^{2}/6 using the sums ∑n=110001n2\sum_{n=1}^{1000}\frac{1}{{n}^{2}} with the estimate using 1+∑n=110001n2(n+1).1+\sum_{n=1}^{1000}\frac{1}{{n}^{2}(n+1)}.

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.5절 · 6번
# 교대급수활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
6.OpenStax 2권 · 5장 복습 · 22번대학 수준우리말 번역

인도의 전설에 따르면 한 수학자가 왕을 위해 체스를 발명했다. 왕은 이 게임이 너무 마음에 들어 수학자에게 원하는 대가를 무엇이든 요구하도록 허락했다. 수학자는 체스판의 첫 번째 칸에는 쌀 한 알, 두 번째 칸에는 쌀 두 알, 세 번째 칸에는 쌀 네 알, 이와 같은 방식으로 요구했다. 수학자가 요구한 총 대가(쌀알의 수)를 나타내는 정확한 식을 구하세요. 쌀 30,00030,000 알이 1 파운드이고 20002000 파운드가 1 톤이라고 할 때, 수학자는 몇 톤의 쌀을 받으려 한 것인지 구하세요.

영어 원문 보기

A legend from India tells that a mathematician invented chess for a king. The king enjoyed the game so much he allowed the mathematician to demand any payment. The mathematician asked for one grain of rice for the first square on the chessboard, two grains of rice for the second square on the chessboard, four grains of rice for the third square on the chessboard, and so on. Find an exact expression for the total payment (in grains of rice) requested by the mathematician. Assuming there are 30,00030,000 grains of rice in 11 pound, and 20002000 pounds in 11 ton, how many tons of rice did the mathematician attempt to receive?

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5장 복습 · 23번
# 비교 판정법활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
7.OpenStax 2권 · 5장 복습 · 23번대학 수준우리말 번역

다음 문제들은 집파리의 단순한 개체수 모형을 다루며, 이 모형은 점화식 xn+1=bxn{x}_{n+1}=b{x}_{n} 으로 나타낼 수 있다. 여기서 xn{x}_{n} 은 nn 세대의 집파리 개체수이고, bb 는 집파리 한 마리당 다음 세대까지 살아남는 자손의 평균 수이다. 처음 개체수는 x0{x}_{0} 이라고 가정한다.

b>1,b>1, b<1,b<1, b=1b=1 일 때 각각 lim⁡n→∞xn\lim_{n\to \infty }{x}_{n} 을 구하세요.

영어 원문 보기

The following problems consider a simple population model of the housefly, which can be exhibited by the recursive formula xn+1=bxn,{x}_{n+1}=b{x}_{n}, where xn{x}_{n} is the population of houseflies at generation n,n, and bb is the average number of offspring per housefly who survive to the next generation. Assume a starting population x0.{x}_{0}.

Find lim⁡n→∞xn\lim_{n\to \infty }{x}_{n} if b>1,b>1, b<1,b<1, and b=1.b=1.

정답·풀이 보기

∞,\infty , 0,0, x0{x}_{0}

원본 교재 풀이(영어)

∞,\infty , 0,0, x0{x}_{0}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5장 복습 · 25번
# 비교 판정법활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
8.OpenStax 2권 · 5장 복습 · 25번대학 수준우리말 번역

다음 문제들은 집파리의 단순한 개체 수 모형을 다루는데, 이 모형은 점화식 xn+1=bxn{x}_{n+1}=b{x}_{n} 으로 나타낼 수 있다. 여기서 xn{x}_{n} 은 nn 번째 세대의 집파리 개체 수이고, bb 는 다음 세대까지 살아남는 집파리 한 마리당 평균 새끼 수이다. 처음 개체 수는 x0{x}_{0} 이라고 가정한다.

b=34b=\frac{3}{4} 이고 x0=100{x}_{0}=100 일 때, S10{S}_{10} 과 lim⁡n→∞Sn\lim_{n\to \infty }{S}_{n} 을 구하세요.

영어 원문 보기

The following problems consider a simple population model of the housefly, which can be exhibited by the recursive formula xn+1=bxn,{x}_{n+1}=b{x}_{n}, where xn{x}_{n} is the population of houseflies at generation n,n, and bb is the average number of offspring per housefly who survive to the next generation. Assume a starting population x0.{x}_{0}.

If b=34b=\frac{3}{4} and x0=100,{x}_{0}=100, find S10{S}_{10} and lim⁡n→∞Sn\lim_{n\to \infty }{S}_{n}

정답·풀이 보기

S10≈383,{S}_{10}\approx 383, lim⁡n→∞Sn=400\lim_{n\to \infty }{S}_{n}=400

원본 교재 풀이(영어)

S10≈383,{S}_{10}\approx 383, lim⁡n→∞Sn=400\lim_{n\to \infty }{S}_{n}=400

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.4절 · 6번
# 비교 판정법활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
9.OpenStax 2권 · 6.4절 · 76번대학 수준우리말 번역

근사식 T≈2πLg(1+k24)T\approx 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}}\left(1+\frac{{k}^{2}}{4}\right) 을 이용하여 길이가 1010 미터이고 최대 각이 θmax⁡=π6{\theta }_{\max }=\frac{\pi }{6} 인 진자의 주기를 어림하세요. 여기서 k=sin⁡(θmax⁡2)k=\sin \left(\frac{{\theta }_{\max }}{2}\right) 입니다. 이 값을 작은 각 추정값 T≈2πLgT\approx 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}} 과 비교하세요.

영어 원문 보기

Use the approximation T≈2πLg(1+k24)T\approx 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}}\left(1+\frac{{k}^{2}}{4}\right) to approximate the period of a pendulum having length 1010 meters and maximum angle θmax⁡=π6{\theta }_{\max }=\frac{\pi }{6} where k=sin⁡(θmax⁡2).k=\sin \left(\frac{{\theta }_{\max }}{2}\right). Compare this with the small angle estimate T≈2πLg.T\approx 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}}.

정답·풀이 보기

T≈2π109.8(1+sin⁡2(θ/12)4)≈6.453T\approx 2\pi \sqrt{\frac{10}{9.8}}\left(1+\frac{{\sin }^{2}(\theta /12)}{4}\right)\approx 6.453 초이다. 작은 각 추정값은 T≈2π109.8≈6.347T\approx 2\pi \sqrt{\frac{10}{9.8}\approx 6.347} 이다. 상대오차는 약 22 퍼센트이다.

원본 교재 풀이(영어)

T≈2π109.8(1+sin⁡2(θ/12)4)≈6.453T\approx 2\pi \sqrt{\frac{10}{9.8}}\left(1+\frac{{\sin }^{2}(\theta /12)}{4}\right)\approx 6.453 seconds. The small angle estimate is T≈2π109.8≈6.347.T\approx 2\pi \sqrt{\frac{10}{9.8}\approx 6.347}. The relative error is around 22 percent.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 6.4절 · 14번
# 테일러 급수의 활용활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
10.OpenStax 2권 · 6.4절 · 77번대학 수준우리말 번역

진자의 주기가 22 초이고 최대 각이 θmax⁡=π6{\theta }_{\max }=\frac{\pi }{6} 라고 합시다. T≈2πLg(1+k24)T\approx 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}}\left(1+\frac{{k}^{2}}{4}\right) 을 이용하여 진자의 원하는 길이를 어림하세요. 작은 각 추정값 T≈2πLgT\approx 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}} 로 예측되는 길이는 얼마인지 구하세요.

영어 원문 보기

Suppose that a pendulum is to have a period of 22 seconds and a maximum angle of θmax⁡=π6.{\theta }_{\max }=\frac{\pi }{6}. Use T≈2πLg(1+k24)T\approx 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}}\left(1+\frac{{k}^{2}}{4}\right) to approximate the desired length of the pendulum. What length is predicted by the small angle estimate T≈2πLg?T\approx 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}}?

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 6.4절 · 26번
# 테일러 급수의 활용활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
11.OpenStax 2권 · 6.4절 · 79번대학 수준우리말 번역

[계산기 사용] 진폭이 θmax⁡{\theta }_{\max } 인 진자의 주기에 대한 동등한 공식은 T(θmax⁡)=22Lg∫0θmax⁡dθcos⁡θ−cos⁡(θmax⁡)T({\theta }_{\max })=2\sqrt{2}\sqrt{\frac{L}{g}}{\int }_{0}^{{\theta }_{\max }}\frac{d\theta }{\sqrt{\cos \theta }-\cos ({\theta }_{\max })} 이다. 여기서 LL 은 진자의 길이이고 gg 는 중력 가속도 상수이다. θmax⁡=π3{\theta }_{\max }=\frac{\pi }{3} 일 때 1cos⁡t−1/2≈2(1+t22+t43+181t6720)\frac{1}{\sqrt{\cos t-1/2}}\approx \sqrt{2}\left(1+\frac{{t}^{2}}{2}+\frac{{t}^{4}}{3}+\frac{181{t}^{6}}{720}\right) 를 얻는다. 이 근사식을 적분하여 T(π3)T\left(\frac{\pi }{3}\right) 를 LL 과 gg 로 나타내어 어림하세요. g=9.806g=9.806 미터/초² 이라 가정하고, T(π3)=2T\left(\frac{\pi }{3}\right)=2 초가 되도록 하는 길이 LL 의 근삿값을 구하세요.

영어 원문 보기

[T] An equivalent formula for the period of a pendulum with amplitude θmax⁡{\theta }_{\max } is T(θmax⁡)=22Lg∫0θmax⁡dθcos⁡θ−cos⁡(θmax⁡)T({\theta }_{\max })=2\sqrt{2}\sqrt{\frac{L}{g}}{\int }_{0}^{{\theta }_{\max }}\frac{d\theta }{\sqrt{\cos \theta }-\cos ({\theta }_{\max })} where LL is the pendulum length and gg is the gravitational acceleration constant. When θmax⁡=π3{\theta }_{\max }=\frac{\pi }{3} we get 1cos⁡t−1/2≈2(1+t22+t43+181t6720).\frac{1}{\sqrt{\cos t-1/2}}\approx \sqrt{2}\left(1+\frac{{t}^{2}}{2}+\frac{{t}^{4}}{3}+\frac{181{t}^{6}}{720}\right). Integrate this approximation to estimate T(π3)T\left(\frac{\pi }{3}\right) in terms of LL and g.g. Assuming g=9.806g=9.806 meters per second squared, find an approximate length LL such that T(π3)=2T\left(\frac{\pi }{3}\right)=2 seconds.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 6.4절 · 48번
# 테일러 급수의 활용활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)