문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 벡터와 공간

벡터와 공간 전체 문제

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

56문제 · 3 / 3쪽

41.APEX · 11.3절 · 3번대학 수준우리말 번역

평균 속도와 평균 속력의 차이는 무엇인가요?

영어 원문 보기

What is the difference between average velocity and average speed?

정답·풀이 보기

평균 속도는 변위를 걸린 시간으로 나누어 구하며 벡터이다. 평균 속력은 이동 거리를 걸린 시간으로 나누어 구하며 스칼라이다.

원본 교재 풀이(영어)

The average velocity is found by dividing the displacement by the time traveled – it is a vector. The average speed is found by dividing the distance traveled by the time traveled – it is a scalar.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 11.3절 · 2번
# 공간에서의 운동개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
42.APEX · 11.3절 · 4번대학 수준우리말 번역

이동 거리는 맥락만 다르게 본 _____ _____와 같다.

영어 원문 보기

Distance traveled is the same as _____ _____, just viewed in a different context.

정답·풀이 보기

호의 길이

원본 교재 풀이(영어)

arc length

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 11.3절 · 1번
# 공간에서의 운동개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
43.APEX · 11.3절 · 5번대학 수준우리말 번역

물체의 평균 속력은 큰 수이지만, 평균 속도의 크기는 큰 수가 아닌 상황을 설명하세요.

영어 원문 보기

Describe a scenario where an object's average speed is a large number, but the magnitude of the average velocity is not a large number.

정답·풀이 보기

한 예로, 일정한 속력 ss 로 원을 따라 움직여 출발한 위치에서 끝나는 경우가 있다. 변위가 0⃗\vec 0 이므로 평균 속도는 0⃗\vec 0 이고, 따라서 ∥0⃗∥=0\left\|\vec 0\right\|=0 이다. 그러나 일정한 속력 ss 로 움직였으므로 평균 속력도 s>0s >0 이다.

원본 교재 풀이(영어)

One example is traveling at a constant speed ss in a circle, ending at the starting position. Since the displacement is 0⃗\vec 0, the average velocity is 0⃗\vec 0, hence ∥0⃗∥=0\left\|\vec 0\right\|=0. But traveling at constant speed ss means the average speed is also s>0s >0.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 11.3절 · 4번
# 공간에서의 운동개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
44.APEX · 11.3절 · 6번대학 수준우리말 번역

평균 속도의 크기는 크지만 평균 속력은 작은 경우가 불가능한 이유를 설명하세요.

영어 원문 보기

Explain why it is not possible to have an average velocity with a large magnitude but a small average speed.

정답·풀이 보기

이동 거리는 항상 변위의 크기보다 크거나 같으므로, 평균 속력은 항상 평균 속도의 크기보다 작지 않다.

원본 교재 풀이(영어)

Distance traveled is always greater than or equal to the magnitude of displacement, therefore average speed will always be at least as large as the magnitude of the average velocity.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 3.4절 · 1번
# 공간에서의 운동개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
45.APEX · 11.4절 · 1번대학 수준우리말 번역

T⃗(t)\vec T(t) 가 단위 접선 벡터일 때, ∥T⃗(t)∥\left\|\vec T(t)\right\| 는 얼마인지 구하세요.

영어 원문 보기

If T⃗(t)\vec T(t) is a unit tangent vector, what is ∥T⃗(t)∥\left\|\vec T(t)\right\|?

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기
# 단위접선·법선벡터개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
46.APEX · 11.4절 · 2번대학 수준우리말 번역

N⃗(t)\vec N(t) 가 단위법선벡터일 때, N⃗(t)⋅r⃗ ′(t)\vec N(t)\cdot \vec r\,'(t) 의 값은 무엇입니까?

영어 원문 보기

If N⃗(t)\vec N(t) is a unit normal vector, what is N⃗(t)⋅r⃗ ′(t)\vec N(t)\cdot \vec r\,'(t)?

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기
# 단위접선·법선벡터개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
47.APEX · 11.4절 · 3번대학 수준우리말 번역

가속도 벡터 a⃗(t)\vec a(t) 는 어떤 두 벡터로 정해지는 평면 위에 놓여 있습니까?

영어 원문 보기

The acceleration vector a⃗(t)\vec a(t) lies in the plane defined by what two vectors?

정답·풀이 보기

T⃗(t)\vec T(t) 와 N⃗(t)\vec N(t) 이다.

원본 교재 풀이(영어)

T⃗(t)\vec T(t) and N⃗(t)\vec N(t).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 1.4절 · 9번
# 단위접선·법선벡터개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
48.APEX · 11.4절 · 4번대학 수준우리말 번역

aTa_\text{T} 는 가속도가 물체의 _____ 에 얼마나 영향을 주는지를 나타낸다.

영어 원문 보기

aTa_\text{T} measures how much the acceleration is affecting the _____ of an object.

정답·풀이 보기

속력

원본 교재 풀이(영어)

the speed

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 11.4절 · 2번
# 단위접선·법선벡터개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
49.APEX · 11.5절 · 1번대학 수준우리말 번역

위치는 흔히 _____ 와/과 _____ 또는 둘 중 하나로 나타낸다.

영어 원문 보기

It is common to describe position in terms of both _____ and/or _____.

정답·풀이 보기

시간 및/또는 거리

원본 교재 풀이(영어)

time and/or distance

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 3.3절 · 18번
# 호의 길이와 곡률개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
50.APEX · 11.5절 · 2번대학 수준우리말 번역

곡선이 "휘어진 정도"를 나타내는 척도는 _____이다.

영어 원문 보기

A measure of the “curviness” of a curve is _____.

정답·풀이 보기

곡률

원본 교재 풀이(영어)

curvature

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 11.5절 · 1번
# 호의 길이와 곡률개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
51.APEX · 11.5절 · 3번대학 수준우리말 번역

상수 곡률을 갖는 도형을 두 가지 쓰세요.

영어 원문 보기

Give two shapes with constant curvature.

정답·풀이 보기

직선, 원, 나선 등을 답으로 쓸 수 있다.

원본 교재 풀이(영어)

Answers may include lines, circles, helixes

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 11.5절 · 2번
# 호의 길이와 곡률개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
52.APEX · 11.5절 · 4번대학 수준우리말 번역

"접촉원"이 무엇인지 자신의 말로 설명하세요.

영어 원문 보기

Describe in your own words what an “osculating circle” is.

정답·풀이 보기

답은 다양할 수 있으나, 그 원이 곡선에 접하고 그 점에서 곡선과 곡률이 같다는 내용이 들어 있어야 한다.

원본 교재 풀이(영어)

Answers will vary; they should mention the circle is tangent to the curve and has the same curvature as the curve at that point.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 11.5절 · 3번
# 호의 길이와 곡률개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
53.APEX · 11.5절 · 5번대학 수준우리말 번역

항등식을 완성하세요: T⃗ ′(s)=‾N⃗(s)\vec T\,'(s) = \underline{}\vec N(s).

영어 원문 보기

Complete the identity: T⃗ ′(s)=‾N⃗(s)\vec T\,'(s) = \underline{}\vec N(s).

정답·풀이 보기

κ\kappa

원본 교재 풀이(영어)

κ\kappa

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 11.5절 · 4번
# 호의 길이와 곡률개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
54.APEX · 11.5절 · 6번대학 수준우리말 번역

위치 함수 r⃗(t)\vec r(t) 가 주어질 때, aTa_{\text{T}} 와 aNa_{\text{N}} 은 곡률의 영향을 어떻게 받습니까?

영어 원문 보기

Given a position function r⃗(t)\vec r(t), how are aTa_{\text{T}} and aNa_{\text{N}} affected by the curvature?

정답·풀이 보기

aTa_{\text{T}} 는 곡률의 영향을 받지 않으며, 곡률이 클수록 aNa_{\text{N}} 은 커진다.

원본 교재 풀이(영어)

aTa_{\text{T}} is not affected by curvature; the greater the curvature, the larger aNa_{\text{N}} becomes.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 11.5절 · 5번
# 호의 길이와 곡률개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
55.CLP-3 · 1.6절 · 21번대학 수준우리말 번역

벡터방정식이 다음과 같은 공간곡선 Γ\Gamma 를 생각하세요.

r(t)=tsin⁡(πt) ı^+tcos⁡(πt) ȷ^+t2k^ 0≤t<∞\mathbf{r}(t)=t\sin(\pi t)\,\hat{\boldsymbol{\imath}}+t\cos(\pi t)\,\hat{\boldsymbol{\jmath}} +t^2\hat{\mathbf{k}}\,\qquad 0\le t<\infty

이 곡선은 원점에서 출발하여 결국 방정식이 2x2+2y2+z2=242x^2+2y^2+z^2=24 인 타원면 EE 에 도달한다.

(a) Γ\Gamma 가 EE 와 만나는 점 PP 의 좌표를 구하세요. (b) 점 PP 에서 Γ\Gamma 의 접벡터를 구하세요. (c) Γ\Gamma 는 EE 와 직각으로 만나나요? 그 이유를 설명하세요.

영어 원문 보기

Consider the space curve Γ\Gamma whose vector equation is

r(t)=tsin⁡(πt) ı^+tcos⁡(πt) ȷ^+t2k^ 0≤t<∞\mathbf{r}(t)=t\sin(\pi t)\,\hat{\boldsymbol{\imath}}+t\cos(\pi t)\,\hat{\boldsymbol{\jmath}} +t^2\hat{\mathbf{k}}\,\qquad 0\le t<\infty

This curve starts from the origin and eventually reaches the ellipsoid EE whose equation is 2x2+2y2+z2=242x^2+2y^2+z^2=24.

(a) Determine the coordinates of the point PP where Γ\Gamma intersects EE. (b) Find the tangent vector of Γ\Gamma at the point PP. (c) Does Γ\Gamma intersect EE at right angles? Why or why not?

정답·풀이 보기

(a) 곡선이 EE 와 만나는 것은 다음과 같을 때이다.

2(tsin⁡(πt))2+2(tcos⁡(πt))2+(t2)2=24  ⟺  2t2+t4=24  ⟺  (t2−4)(t2+6)=02\big(t\sin(\pi t)\big)^2+2\big(t\cos(\pi t)\big)^2 +\big(t^2\big)^2=24 \iff 2t^2+t^4=24 \iff (t^2-4)(t^2+6)=0

t>0t>0 이어야 하므로 구하는 시각은 t=2t=2 이고, 이에 대응하는 점은 r(2)=2 ȷ^+4 k^\mathbf{r}(2)=2\,\hat{\boldsymbol{\jmath}}+4\,\hat{\mathbf{k}} 이다.

(b)

r′(t)=[sin⁡(πt)+πtcos⁡(πt)]ı^+[cos⁡(πt)−πtsin⁡(πt)]ȷ^+2tk^\mathbf{r}'(t)=\big[\sin(\pi t)+\pi t\cos(\pi t)\big]\hat{\boldsymbol{\imath}} +\big[\cos(\pi t)-\pi t\sin(\pi t)\big]\hat{\boldsymbol{\jmath}} + 2t\hat{\mathbf{k}}

이므로, 점 PP 에서 Γ\Gamma 의 접벡터는 다음의 0이 아닌 임의의 배수이다.

r′(2)=2π ı^+ȷ^+4 k^\mathbf{r}'(2)=2\pi\,\hat{\boldsymbol{\imath}}+\hat{\boldsymbol{\jmath}}+4\,\hat{\mathbf{k}}

(c) 점 PP 에서 EE 의 법선벡터는 다음과 같다.

∇(2x2+2y2+z2)∣(0,2,4)=<4x,4y,2z>∣(0,2,4)=<0,8,8>{ \boldsymbol{\nabla} }(2x^2+2y^2+z^2)\big|_{(0,2,4)}= \left< 4x,4y,2z\right>\big|_{(0,2,4)} =\left< 0,8,8\right>

r′(2)\mathbf{r}'(2) 와 <0,8,8>\left< 0,8,8\right> 는 평행하지 않으므로 Γ\Gamma 와 EE 는 직각으로 만나지 않는다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) The curve intersects EE when

2(tsin⁡(πt))2+2(tcos⁡(πt))2+(t2)2=24  ⟺  2t2+t4=24  ⟺  (t2−4)(t2+6)=02\big(t\sin(\pi t)\big)^2+2\big(t\cos(\pi t)\big)^2 +\big(t^2\big)^2=24 \iff 2t^2+t^4=24 \iff (t^2-4)(t^2+6)=0

Since we need t>0t>0, the desired time is t=2t=2 and the corresponding point is r(2)=2 ȷ^+4 k^\mathbf{r}(2)=2\,\hat{\boldsymbol{\jmath}}+4\,\hat{\mathbf{k}}.

(b) Since

r′(t)=[sin⁡(πt)+πtcos⁡(πt)]ı^+[cos⁡(πt)−πtsin⁡(πt)]ȷ^+2tk^\mathbf{r}'(t)=\big[\sin(\pi t)+\pi t\cos(\pi t)\big]\hat{\boldsymbol{\imath}} +\big[\cos(\pi t)-\pi t\sin(\pi t)\big]\hat{\boldsymbol{\jmath}} + 2t\hat{\mathbf{k}}

a tangent vector to Γ\Gamma at PP is any nonzero multiple of

r′(2)=2π ı^+ȷ^+4 k^\mathbf{r}'(2)=2\pi\,\hat{\boldsymbol{\imath}}+\hat{\boldsymbol{\jmath}}+4\,\hat{\mathbf{k}}

(c) A normal vector to EE at PP is

∇(2x2+2y2+z2)∣(0,2,4)=<4x,4y,2z>∣(0,2,4)=<0,8,8>{ \boldsymbol{\nabla} }(2x^2+2y^2+z^2)\big|_{(0,2,4)}= \left< 4x,4y,2z\right>\big|_{(0,2,4)} =\left< 0,8,8\right>

Since r′(2)\mathbf{r}'(2) and <0,8,8>\left< 0,8,8\right> are not parallel, Γ\Gamma and EE do not intersect at right angles.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 1.6절 · 20번
# 벡터함수의 미분과 적분개념 확인보통자동 분류
56.CLP-3 · 1.6절 · 28번대학 수준우리말 번역

시각 t=0t=0 에서 어떤 입자의 위치 벡터와 속도 벡터가 r(0)=<−1,0,0>\mathbf{r}(0)=\left< -1,0,0\right>, v(0)=<0,−1,1>\mathbf{v}(0)=\left< 0,-1,1\right> 이다. 시각 tt 에서 이 입자의 가속도 벡터는

a(t)=<cos⁡t,sin⁡t,0>\mathbf{a}(t)=\left< \cos t,\sin t,0\right>

이다.

(a) tt 초 후 입자의 위치를 구하세요. (b) 모든 tt 에 대해 입자의 속도와 가속도가 항상 수직임을 보이세요. (c) t=−π/2t=-\pi/2 에서 입자의 경로에 접하는 접선의 방정식을 구하세요. (d) 참 또는 거짓: 입자의 경로에 접하는 직선 중 (0,0,0)(0,0,0) 을 지나는 것은 하나도 없다. 답의 이유를 밝히세요.

영어 원문 보기

At time t=0t=0 a particle has position and velocity vectors r(0)=<−1,0,0>\mathbf{r}(0)=\left< -1,0,0\right> and v(0)=<0,−1,1>\mathbf{v}(0)=\left< 0,-1,1\right>. At time tt, the particle has acceleration vector

a(t)=<cos⁡t,sin⁡t,0>\mathbf{a}(t)=\left< \cos t,\sin t,0\right>

(a) Find the position of the particle after tt seconds. (b) Show that the velocity and acceleration of the particle are always perpendicular for every tt. (c) Find the equation of the tangent line to the particle's path at t=−π/2t=-\pi/2. (d) True or False: None of the lines tangent to the path of the particle pass through (0,0,0)(0,0,0). Justify your answer.

정답·풀이 보기

(a) 정의에 의해

v′(t)=a(t)=<cos⁡t,sin⁡t,0>  ⟹  v(t)=<sin⁡t+c1,−cos⁡t+c2,c3>\mathbf{v}'(t)=\mathbf{a}(t)=\left< \cos t,\sin t,0\right> \implies \mathbf{v}(t)=\left< \sin t+c_1, -\cos t+c_2, c_3\right>

이고, 여기서 c1c_1, c2c_2, c3c_3 은 어떤 상수이다. v(0)=<0,−1,1>\mathbf{v}(0)=\left< 0,-1,1\right> 을 만족하려면 c1=0c_1=0, c2=0c_2=0, c3=1c_3=1 이어야 한다. 따라서 v(t)=<sin⁡t,−cos⁡t,1>\mathbf{v}(t)=\left< \sin t, -\cos t, 1\right> 이다. 마찬가지로

r′(t)=v(t)=<sin⁡t,−cos⁡t,1>  ⟹  r(t)=<−cos⁡t+d1,−sin⁡t+d2,t+d3>\mathbf{r}'(t)=\mathbf{v}(t)=\left< \sin t,-\cos t,1\right> \implies \mathbf{r}(t)=\left< -\cos t+d_1, -\sin t+d_2, t+d_3\right>

이고, 여기서 d1d_1, d2d_2, d3d_3 은 어떤 상수이다. r(0)=<−1,0,0>\mathbf{r}(0)=\left< -1,0,0\right> 을 만족하려면 d1=0d_1=0, d2=0d_2=0, d3=0d_3=0 이어야 한다. 따라서 r(t)=<−cos⁡t,−sin⁡t,t>\mathbf{r}(t)=\left< -\cos t, -\sin t, t\right> 이다.

(b) 수직 여부를 확인하기 위해 내적을 계산하면

v(t)⋅a(t)=<sin⁡t,−cos⁡t,1>⋅<cos⁡t,sin⁡t,0>=sin⁡tcos⁡t−cos⁡tsin⁡t+1×0=0\mathbf{v}(t)\cdot\mathbf{a}(t)=\left< \sin t, -\cos t, 1\right>\cdot\left< \cos t,\sin t,0\right> =\sin t\cos t-\cos t \sin t+1\times 0=0

이므로 모든 tt 에 대해 v(t)⊥a(t)\mathbf{v}(t)\perp\mathbf{a}(t) 이다.

(c) t=−π2t=-\frac{\pi}{2} 에서 입자는 r(−π2)=<0,1,−π2>\mathbf{r}\big(-\frac{\pi}{2}\big)=\left< 0,1,-\frac{\pi}{2}\right> 에 있고 속도는 v(−π2)=<−1,0,1>\mathbf{v}\big(-\frac{\pi}{2}\big)=\left< -1,0,1\right> 이다. 따라서 접선은 <0,1,−π2>\left< 0,1,-\frac{\pi}{2}\right> 을 지나고 방향 벡터가 <−1,0,1>\left< -1,0,1\right> 이어야 한다. 다음은 접선의 벡터 매개변수 방정식이다.

r(u)=<0,1,−π2>+u<−1,0,1>\mathbf{r}(u)=\left< 0,1,-\frac{\pi}{2}\right>+u\left< -1,0,1\right>

(d) 참이다. 입자가 지나는 경로를 위에서 내려다보아 xx 좌표와 yy 좌표만 보이게 하자. 우리가 보는 경로(이를 사영 경로라 하자)는 x(t)=−cos⁡tx(t)=-\cos t, y(t)=−sin⁡ty(t)=-\sin t 이며, 이는 원점을 중심으로 하는 반지름이 1인 원이다. 원의 어떤 접선이든 항상 그 원의 바깥에 놓인다. 따라서 사영 경로에 접하는 어떤 접선도 (0,0)(0,0) 을 지날 수 없다. 그러므로 입자가 지나는 경로에 접하는 어떤 접선도 zz 축을 지날 수 없고, 특히 (0,0,0)(0,0,0) 을 지날 수 없다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) By definition,

v′(t)=a(t)=<cos⁡t,sin⁡t,0>  ⟹  v(t)=<sin⁡t+c1,−cos⁡t+c2,c3>\mathbf{v}'(t)=\mathbf{a}(t)=\left< \cos t,\sin t,0\right> \implies \mathbf{v}(t)=\left< \sin t+c_1, -\cos t+c_2, c_3\right>

for some constants c1c_1, c2c_2, c3c_3. To satisfy v(0)=<0,−1,1>\mathbf{v}(0)=\left< 0,-1,1\right>, we need c1=0c_1=0, c2=0c_2=0 and c3=1c_3=1. So v(t)=<sin⁡t,−cos⁡t,1>\mathbf{v}(t)=\left< \sin t, -\cos t, 1\right>. Similarly,

r′(t)=v(t)=<sin⁡t,−cos⁡t,1>  ⟹  r(t)=<−cos⁡t+d1,−sin⁡t+d2,t+d3>\mathbf{r}'(t)=\mathbf{v}(t)=\left< \sin t,-\cos t,1\right> \implies \mathbf{r}(t)=\left< -\cos t+d_1, -\sin t+d_2, t+d_3\right>

for some constants d1d_1, d2d_2, d3d_3. To satisfy r(0)=<−1,0,0>\mathbf{r}(0)=\left< -1,0,0\right>, we need d1=0d_1=0, d2=0d_2=0 and d3=0d_3=0. So r(t)=<−cos⁡t,−sin⁡t,t>\mathbf{r}(t)=\left< -\cos t, -\sin t, t\right>.

(b) To test for orthogonality, we compute the dot product

v(t)⋅a(t)=<sin⁡t,−cos⁡t,1>⋅<cos⁡t,sin⁡t,0>=sin⁡tcos⁡t−cos⁡tsin⁡t+1×0=0\mathbf{v}(t)\cdot\mathbf{a}(t)=\left< \sin t, -\cos t, 1\right>\cdot\left< \cos t,\sin t,0\right> =\sin t\cos t-\cos t \sin t+1\times 0=0

so v(t)⊥a(t)\mathbf{v}(t)\perp\mathbf{a}(t) for all tt.

(c) At t=−π2t=-\frac{\pi}{2} the particle is at r(−π2)=<0,1,−π2>\mathbf{r}\big(-\frac{\pi}{2}\big)=\left< 0,1,-\frac{\pi}{2}\right> and has velocity v(−π2)=<−1,0,1>\mathbf{v}\big(-\frac{\pi}{2}\big)=\left< -1,0,1\right>. So the tangent line must pass through <0,1,−π2>\left< 0,1,-\frac{\pi}{2}\right> and have direction vector <−1,0,1>\left< -1,0,1\right>. Here is a vector parametric equation for the tangent line.

r(u)=<0,1,−π2>+u<−1,0,1>\mathbf{r}(u)=\left< 0,1,-\frac{\pi}{2}\right>+u\left< -1,0,1\right>

(d) True. Look at the path followed by the particle from the top so that we only see xx and yy coordinates. The path we see (call this the projected path) is x(t)=−cos⁡tx(t)=-\cos t, y(t)=−sin⁡ty(t)=-\sin t, which is a circle of radius one centred on the origin. Any tangent line to any circle always remains outside the circle. So no tangent line to the projected path can pass through the (0,0)(0,0). So no tangent line to the path followed by the particle can pass through the zz–axis and, in particular, through (0,0,0)(0,0,0).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 1.6절 · 18번
# 벡터함수의 미분과 적분개념 확인도전자동 분류