유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.
25문제 · 2 / 2쪽
21.CLP-4 · 3.2절 · 13번대학 수준우리말 번역
곡면 x2+9y2+4z2=17 위의 점 중에서
접평면이 평면 x−8z=0 과 평행인 점을 모두 구하세요.
영어 원문 보기
Find all the points on the surface x2+9y2+4z2=17
where the tangent plane is parallel to the plane x−8z=0.
정답·풀이 보기
곡면 x2+9y2+4z2=17 의
점 (x,y,z) 에서의 법선벡터는 (2x,18y,8z) 이다.
평면 x−8z=0 의 법선벡터는 (1,0,−8) 이다.
따라서 (2x,18y,8z) 가
(1,0,−8) 과 평행, 즉 (1,0,−8) 의 0이 아닌 상수배가 되어야 한다. 이는 x=0 이면서 y=0 이고 z=−2x 일 때 성립한다. 또한 (x,y,z) 는 곡면
x2+9y2+4z2=17 위에 있어야 한다. 따라서 y=0, z=−2x 이고
17=x2+9y2+4z2=x2+4(−2x)2=17x2⟹x=±1
이다.
그러므로 구하는 점은 ±(1,0,−2) 이다.
원본 교재 풀이(영어)
A normal vector to the surface x2+9y2+4z2=17
at the point (x,y,z) is (2x,18y,8z).
A normal vector to the plane x−8z=0 is (1,0,−8).
So we want (2x,18y,8z) to be parallel to
(1,0,−8), i.e. to be a nonzero constant times
(1,0,−8). This is the case whenever y=0 and z=−2x
with x=0. In addition, we want (x,y,z) to lie on the surface
x2+9y2+4z2=17. So we want y=0, z=−2x and
쌍곡면 z2=4x2+y2−1 위의 점 중에서
접평면이 평면 2x−y+z=0 과 평행인 점을 모두 구하세요.
영어 원문 보기
Find all points on the hyperboloid z2=4x2+y2−1
where the tangent plane is parallel to the plane 2x−y+z=0.
정답·풀이 보기
(x0,y0,z0) 을 쌍곡면 z2=4x2+y2−1 위의 점 중에서
접평면이 평면 2x−y+z=0 과 평행인 점이라 하자. 평면 2x−y+z=0 의 법선벡터는 (2,−1,1) 이다. 쌍곡면은
G(x,y,z)=4x2+y2−z2−1 이고 ∇G(x,y,z)=(8x,2y,−2z) 이므로,
(x0,y0,z0) 에서 쌍곡면의 법선벡터는
∇G(x0,y0,z0)=(8x0,2y0,−2z0) 이다.
따라서 (x0,y0,z0) 이 주어진 조건을 만족시키는 것은 다음을 만족시키는 0이 아닌 t 가 존재하는 것과 같다.
Let (x0,y0,z0) be a point on the hyperboloid z2=4x2+y2−1
where the tangent plane is parallel to the plane 2x−y+z=0. A normal vector
to the plane 2x−y+z=0 is (2,−1,1). Because the hyperboloid is
G(x,y,z)=4x2+y2−z2−1 and ∇G(x,y,z)=(8x,2y,−2z),
a normal vector to the hyperboloid at (x0,y0,z0) is
∇G(x0,y0,z0)=(8x0,2y0,−2z0).
So (x0,y0,z0) satisfies the required conditions if and only if there is a nonzero t obeying
(8x0,2y0,−2z0)=t(2,−1,1) and z02=4x02+y02−1⟺x0=4t,y0=z0=−2t and z02=4x02+y02−1⟺4t2=4t2+4t2−1 and x0=4t,y0=z0=−2t⟺t=±2(x0,y0,z0)=±(21,−1,−1)
(a) 방정식이 x2+z2=10 인 곡면에 점
(1,1,3) 에서 수직인 벡터를 구하세요.
(b) (a)의 곡면과 곡면 y2+z2=10 이 만나서 생기는 곡선에 같은 점에서 접하는 벡터를 구하세요.
(c) 그 점에서 그 곡선에 접하는 접선의 매개변수방정식을 구하세요.
영어 원문 보기
(a) Find a vector perpendicular at the point
(1,1,3) to the surface with equation x2+z2=10.
(b) Find a vector tangent at the same point to the curve of
intersection of the surface in part (a) with surface y2+z2=10.
(c) Find parametric equations for the line tangent to that curve
at that point.
이 점들에서 z0 의 값은 각각 0, e−1, −e−1, −e−1, e−1 이다. 따라서 수평인 접평면은 z=0, z=e−1, z=−e−1 이다.
곡면의 가장 높은 점과 가장 낮은 점에서 접평면은 수평이다.
따라서 z 의 최댓값과 최솟값은 각각 e−1 과 −e−1 이다.
원본 교재 풀이(영어)
Let (x0,y0,z0) be any point on the surface. A vector
normal to the surface at (x0,y0,z0) is
The tangent plane to the surface at (x0,y0,z0) is horizontal
if and only if this vector is vertical, which is the case
if and only if its x- and y-components are
zero, which in turn is the case if and only if
y0(1−x02)=0 and x0(1−y02)=0⟺{y0=0 or x0=1 or x0=−1} and {x0=0 or y0=1 or y0=−1}⟺(x0,y0)=(0,0) or (1,1) or (1,−1) or (−1,1) or (−1,−1)
The values of z0 at these points are 0, e−1, −e−1, −e−1
and e−1, respectively. So the horizontal tangent planes are
z=0, z=e−1 and z=−e−1.
At the highest and lowest points of the surface, the tangent plane is horizontal.
So the largest and smallest values of z are e−1 and −e−1, respectively.