문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 급수 심화

테일러 급수의 활용

테일러 급수로 극한·적분·근삿값을 계산하고 미분방정식을 푼다

유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.

3문제 · 1 / 1쪽

1.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)
2.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}}?

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

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)
3.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)