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1,177문제 · 53 / 59쪽

1041.APEX · 11.5절 · 30번대학 수준우리말 번역

연습문제 27–30에서 주어진 값에서의 곡률반지름을 구하세요.

r⃗(t)=⟨5cos⁡(3t),t⟩\vec r(t) = \left\langle 5\cos (3 t), t\right\rangle , t=0t=0 일 때

영어 원문 보기

In Exercises 27–30 , find the radius of curvature at the indicated value.

r⃗(t)=⟨5cos⁡(3t),t⟩\vec r(t) = \left\langle 5\cos (3 t), t\right\rangle , at t=0t=0

정답·풀이 보기

곡률반지름은 1/451/45 이다.

원본 교재 풀이(영어)

radius of curvature is 1/451/45.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 3.3절 · 50번
# 호의 길이와 곡률계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
1042.APEX · 11.5절 · 31번대학 수준우리말 번역

연습문제 31–34에서 주어진 tt의 값에서 곡선의 접촉원의 방정식을 구하세요.

r⃗(t)=⟨t,t2⟩\vec r(t) = \left\langle t,t^2\right\rangle , t=0t=0 일 때

영어 원문 보기

In Exercises 31–34 , find the equation of the osculating circle to the curve at the indicated tt-value.

r⃗(t)=⟨t,t2⟩\vec r(t) = \left\langle t,t^2\right\rangle , at t=0t=0

정답·풀이 보기

x2+(y−1/2)2=1/4x^2+(y-1/2)^2 = 1/4, or c⃗(t)=⟨1/2cos⁡t,1/2sin⁡t+1/2⟩\vec c(t) = \left\langle 1/2\cos t, 1/2\sin t+ 1/2\right\rangle

원본 교재 풀이(영어)

x2+(y−1/2)2=1/4x^2+(y-1/2)^2 = 1/4, or c⃗(t)=⟨1/2cos⁡t,1/2sin⁡t+1/2⟩\vec c(t) = \left\langle 1/2\cos t, 1/2\sin t+ 1/2\right\rangle

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 3.3절 · 24번
# 호의 길이와 곡률계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
1043.APEX · 11.5절 · 32번대학 수준우리말 번역

연습문제 31–34에서 주어진 tt의 값에 대해 곡선의 접촉원의 방정식을 구하세요.

r⃗(t)=⟨3cos⁡t,sin⁡t⟩\vec r(t) = \left\langle 3\cos t, \sin t\right\rangle , t=0t=0일 때

영어 원문 보기

In Exercises 31–34 , find the equation of the osculating circle to the curve at the indicated tt-value.

r⃗(t)=⟨3cos⁡t,sin⁡t⟩\vec r(t) = \left\langle 3\cos t, \sin t\right\rangle , at t=0t=0

정답·풀이 보기

(x−8/3)2+y2=1/9(x-8/3)^2+y^2 = 1/9, or c⃗(t)=⟨13cos⁡t+83,13sin⁡t⟩\vec c(t) = \left\langle \frac13\cos t+\frac83, \frac13\sin t\right\rangle

원본 교재 풀이(영어)

(x−8/3)2+y2=1/9(x-8/3)^2+y^2 = 1/9, or c⃗(t)=⟨13cos⁡t+83,13sin⁡t⟩\vec c(t) = \left\langle \frac13\cos t+\frac83, \frac13\sin t\right\rangle

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 3.3절 · 6번
# 호의 길이와 곡률계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
1044.APEX · 11.5절 · 33번대학 수준우리말 번역

연습문제 31–34에서 주어진 tt의 값에 대해 곡선의 접촉원의 방정식을 구하세요.

r⃗(t)=⟨3cos⁡t,sin⁡t⟩\vec r(t) = \left\langle 3\cos t, \sin t\right\rangle , t=π/2t=\pi/2일 때

영어 원문 보기

In Exercises 31–34 , find the equation of the osculating circle to the curve at the indicated tt-value.

r⃗(t)=⟨3cos⁡t,sin⁡t⟩\vec r(t) = \left\langle 3\cos t, \sin t\right\rangle , at t=π/2t=\pi/2

정답·풀이 보기

x2+(y+8)2=81x^2+(y+8)^2 = 81, or c⃗(t)=⟨9cos⁡t,9sin⁡t−8⟩\vec c(t) = \left\langle 9\cos t, 9\sin t-8\right\rangle

원본 교재 풀이(영어)

x2+(y+8)2=81x^2+(y+8)^2 = 81, or c⃗(t)=⟨9cos⁡t,9sin⁡t−8⟩\vec c(t) = \left\langle 9\cos t, 9\sin t-8\right\rangle

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 3.3절 · 20번
# 호의 길이와 곡률계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
1045.APEX · 11.5절 · 34번대학 수준우리말 번역

연습문제 31–34에서 주어진 tt의 값에 대해 곡선의 접촉원의 방정식을 구하세요.

r⃗(t)=⟨t2−t,t2+t⟩\vec r(t) = \left\langle t^2-t,t^2+t\right\rangle , t=0t=0일 때

영어 원문 보기

In Exercises 31–34 , find the equation of the osculating circle to the curve at the indicated tt-value.

r⃗(t)=⟨t2−t,t2+t⟩\vec r(t) = \left\langle t^2-t,t^2+t\right\rangle , at t=0t=0

정답·풀이 보기

(x−1/2)2+(y−1/2)2=1/2(x-1/2)^2+(y-1/2)^2 = 1/2, or c⃗(t)=⟨22cos⁡t+12,22sin⁡t+12⟩\vec c(t) = \left\langle \frac{\sqrt{2}}{2}\cos t+\frac12, \frac{\sqrt{2}}{2}\sin t+\frac12\right\rangle

원본 교재 풀이(영어)

(x−1/2)2+(y−1/2)2=1/2(x-1/2)^2+(y-1/2)^2 = 1/2, or c⃗(t)=⟨22cos⁡t+12,22sin⁡t+12⟩\vec c(t) = \left\langle \frac{\sqrt{2}}{2}\cos t+\frac12, \frac{\sqrt{2}}{2}\sin t+\frac12\right\rangle

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 3.3절 · 10번
# 호의 길이와 곡률계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
1046.CLP-3 · 1.1절 · 1번대학 수준우리말 번역

R3\mathbb{R}^3 에서 다음을 만족하는 모든 점 (x,y,z)(x,y,z) 의 집합을 설명하세요.

(a) x2+y2+z2=2x−4y+4x^2 +y^2+z^2= 2x-4y+4 (b) x2+y2+z2<2x−4y+4x^2 +y^2+z^2< 2x-4y+4

영어 원문 보기

Describe the set of all points (x,y,z)(x,y,z) in R3\mathbb{R}^3 that satisfy

(a) x2+y2+z2=2x−4y+4x^2 +y^2+z^2= 2x-4y+4 (b) x2+y2+z2<2x−4y+4x^2 +y^2+z^2< 2x-4y+4

정답·풀이 보기

(a) 점 (x,y,z)(x,y,z) 가 x2+y2+z2=2x−4y+4x^2 +y^2+z^2= 2x-4y+4 를 만족하는 것은 x2−2x+y2+4y+z2=4x^2-2x +y^2+4y+z^2= 4 를 만족하는 것과 필요충분조건이고, 이는 (x−1)2+(y+2)2+z2=9(x-1)^2 +(y+2)^2+z^2=9 와 같다. (x−1)2+(y+2)2+z2\sqrt{(x-1)^2 +(y+2)^2+z^2} 은 (1,−2,0)(1, -2, 0) 에서 (x,y,z)(x,y,z) 까지의 거리이므로, 점이 주어진 방정식을 만족하는 것은 (1,−2,0)(1,-2,0) 으로부터의 거리가 3인 것과 필요충분조건이다. 따라서 구하는 집합은 (1,−2,0)(1,-2,0) 을 중심으로 하고 반지름이 3인 구이다.

(b) (a)와 같이, x2+y2+z2<2x−4y+4x^2 +y^2+z^2< 2x-4y+4 인 것은 (x−1)2+(y+2)2+z2<9(x-1)^2 +(y+2)^2+z^2<9 인 것과 필요충분조건이다. 따라서 점이 주어진 부등식을 만족하는 것은 (1,−2,0)(1,-2,0) 으로부터의 거리가 3보다 엄밀히 작은 것과 필요충분조건이다. 구하는 집합은 (1,−2,0)(1,-2,0) 을 중심으로 하고 반지름이 3인 구의 내부이다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) The point (x,y,z)(x,y,z) satisfies x2+y2+z2=2x−4y+4x^2 +y^2+z^2= 2x-4y+4 if and only if it satisfies x2−2x+y2+4y+z2=4x^2-2x +y^2+4y+z^2= 4, or equivalently (x−1)2+(y+2)2+z2=9(x-1)^2 +(y+2)^2+z^2=9 . Since (x−1)2+(y+2)2+z2\sqrt{(x-1)^2 +(y+2)^2+z^2} is the distance from (1,−2,0)(1, -2, 0) to (x,y,z)(x,y,z), our point satisfies the given equation if and only if its distance from (1,−2,0)(1,-2,0) is three. So the set is the sphere of radius 3 centered on (1,−2,0)(1,-2,0).

(b) As in part (a), x2+y2+z2<2x−4y+4x^2 +y^2+z^2< 2x-4y+4 if and only if (x−1)2+(y+2)2+z2<9(x-1)^2 +(y+2)^2+z^2<9 . Hence our point satifies the given inequality if and only if its distance from (1,−2,0)(1,-2,0) is strictly smaller than three. The set is the interior of the sphere of radius 3 centered on (1,−2,0)(1,-2,0).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 2.2절 · 15번
# 공간좌표계산기본자동 분류
1047.CLP-3 · 1.1절 · 2번대학 수준우리말 번역

R2\mathbb{R}^2 에서 다음을 만족하는 모든 점 (x,y)(x,y) 의 집합을 설명하고 그래프를 그리세요.

(a) x=yx=y (b) x+y=1x+y=1 (c) x2+y2=4x^2+y^2=4 (d) x2+y2=2yx^2+y^2=2y (e) x2+y2<2yx^2+y^2<2y

영어 원문 보기

Describe and sketch the set of all points (x,y)(x,y) in R2\mathbb{R}^2 that satisfy

(a) x=yx=y (b) x+y=1x+y=1 (c) x2+y2=4x^2+y^2=4 (d) x2+y2=2yx^2+y^2=2y (e) x2+y2<2yx^2+y^2<2y

정답·풀이 보기

(a) x=yx=y 는 직선이고 두 점 (0,0)(0,0) 과 (1,1)(1,1) 을 지난다. 따라서 원점을 지나고 xx 축 및 yy 축과 45∘45^\circ 의 각을 이루는 직선이다. 아래 왼쪽 그림에 그려져 있다.

그림

그림

(b) x+y=1x+y=1 은 두 점 (1,0)(1,0) 과 (0,1)(0,1) 을 지나는 직선이다. 위 오른쪽 그림에 그려져 있다.

(c) x2+y2x^2+y^2 은 (0,0)(0,0) 에서 (x,y)(x,y) 까지의 거리의 제곱이다. 따라서 x2+y2=4x^2+y^2=4 는 중심이 (0,0)(0,0) 이고 반지름이 2인 원이다. 아래 왼쪽 그림에 그려져 있다.

그림

그림

(d) 방정식 x2+y2=2yx^2+y^2=2y 는 x2+(y−1)2=1x^2+(y-1)^2=1 과 같다. x2+(y−1)2x^2+(y-1)^2 은 (0,1)(0,1) 에서 (x,y)(x,y) 까지의 거리의 제곱이므로, x2+(y−1)2=1x^2+(y-1)^2=1 은 중심이 (0,1)(0,1) 이고 반지름이 1인 원이다. 위 오른쪽 그림에 그려져 있다.

(e) (d)와 같이,

x2+y2<2y  ⟺  x2+y2−2y<0  ⟺  x2+y2−2y+1<1  ⟺  x2+(y−1)2<1x^2+y^2<2y \iff x^2+y^2-2y<0 \iff x^2+y^2-2y+1<1 \iff x^2+(y-1)^2<1

이다. x2+(y−1)2x^2+(y-1)^2 은 (0,1)(0,1) 에서 (x,y)(x,y) 까지의 거리의 제곱이므로, x2+(y−1)2<1x^2+(y-1)^2<1 은 (0,1)(0,1) 로부터의 거리가 11 보다 엄밀하게 작은 점들의 집합이다. 즉, 중심이 (0,1)(0,1) 이고 반지름이 1인 원의 엄밀하게 안쪽에 있는 점들의 집합이다. 이 집합은 아래 그림에서 색칠한 부분(점선으로 그린 원은 포함하지 않음)이다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

(a) x=yx=y is a straight line and passes through the points (0,0)(0,0) and (1,1)(1,1). So it is the straight line through the origin that makes an angle 45∘45^\circ with the xx– and yy–axes. It is sketched in the figure on the left below.

figure

figure

(b) x+y=1x+y=1 is the straight line through the points (1,0)(1,0) and (0,1)(0,1). It is sketched in the figure on the right above.

(c) x2+y2x^2+y^2 is the square of the distance from (0,0)(0,0) to (x,y)(x,y). So x2+y2=4x^2+y^2=4 is the circle with centre (0,0)(0,0) and radius 2. It is sketched in the figure on the left below.

figure

figure

(d) The equation x2+y2=2yx^2+y^2=2y is equivalent to x2+(y−1)2=1x^2+(y-1)^2=1. As x2+(y−1)2x^2+(y-1)^2 is the square of the distance from (0,1)(0,1) to (x,y)(x,y), x2+(y−1)2=1x^2+(y-1)^2=1 is the circle with centre (0,1)(0,1) and radius 1. It is sketched in the figure on the right above.

(e) As in part (d),

x2+y2<2y  ⟺  x2+y2−2y<0  ⟺  x2+y2−2y+1<1  ⟺  x2+(y−1)2<1x^2+y^2<2y \iff x^2+y^2-2y<0 \iff x^2+y^2-2y+1<1 \iff x^2+(y-1)^2<1

As x2+(y−1)2x^2+(y-1)^2 is the square of the distance from (0,1)(0,1) to (x,y)(x,y), x2+(y−1)2<1x^2+(y-1)^2<1 is the set of points whose distance from (0,1)(0,1) is strictly less than 11. That is, it is the set of points strictly inside the circle with centre (0,1)(0,1) and radius 1. That set is the shaded region (not including the dashed circle) in the sketch below.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 1.1절 · 3번
# 공간좌표그래프·표 해석기본자동 분류
1048.CLP-3 · 1.1절 · 3번대학 수준우리말 번역

다음 조건을 만족하는 R3\mathbb{R}^3 의 모든 점 (x,y,z)(x,y,z) 의 집합을 설명하세요. 그 집합 중 제1팔분공간에 있는 부분의 그래프를 그리세요.

(a) z=xz = x (b) x+y+z=1x + y + z = 1 (c) x2+y2+z2=4x^2 + y^2 + z^2 = 4 (d) x2+y2+z2=4x^2 + y^2 + z^2 = 4, z=1z = 1 (e) x2+y2=4x^2+y^2=4 (f) z=x2+y2z = x^2 + y^2

영어 원문 보기

Describe the set of all points (x,y,z)(x,y,z) in R3\mathbb{R}^3 that satisfy the following conditions. Sketch the part of the set that is in the first octant.

(a) z=xz = x (b) x+y+z=1x + y + z = 1 (c) x2+y2+z2=4x^2 + y^2 + z^2 = 4 (d) x2+y2+z2=4x^2 + y^2 + z^2 = 4, z=1z = 1 (e) x2+y2=4x^2+y^2=4 (f) z=x2+y2z = x^2 + y^2

정답·풀이 보기

(a) 고정된 각 y0y_0 에 대해 z=x, y=y0z=x,\ y=y_0 은 평면 y=y0y=y_0 위에 놓인 직선이다. (이 평면은 xx축과 zz축을 포함하는 평면과 평행하며, 그 평면으로부터의 거리가 y0y_0 이다.) 이 직선은 x=z=0x=z=0 인 점을 지나고 xyxy평면과 45∘45^\circ 의 각을 이룬다. 이러한 직선(y0=0y_0=0 인 경우)을 아래 그림에 그렸다. 집합 z=xz=x 는 y0y_0 의 모든 값에 대한 직선 z=x, y=y0z=x,\ y=y_0 들의 합집합이다. y0y_0 가 변함에 따라 z=x, y=y0z=x,\ y=y_0 은 yy축을 포함하고 xyxy평면과 45∘45^\circ 의 각을 이루는 평면을 훑는다. 다음은 이 평면 중 제1팔분공간에 있는 부분의 그래프이다.

그림

(b) x+y+z=1x+y+z=1 은 세 점 (1,0,0)(1,0,0), (0,1,0)(0,1,0), (0,0,1)(0,0,1) 을 지나는 평면이다. 다음은 이 평면 중 제1팔분공간에 있는 부분의 그래프이다.

그림

(c) x2+y2+z2x^2+y^2+z^2 은 (0,0,0)(0,0,0) 에서 (x,y,z)(x,y,z) 까지의 거리의 제곱이다. 따라서 x2+y2+z2=4x^2+y^2+z^2=4 는 (0,0,0)(0,0,0) 으로부터의 거리가 22 인 점들의 집합이다. 이것은 중심이 (0,0,0)(0,0,0) 이고 반지름이 2인 구이다. 다음은 이 구 중 제1팔분공간에 있는 부분의 그래프이다.

그림

(d) x2+y2+z2=4x^2+y^2+z^2=4, z=1z=1 은, 즉 x2+y2=3x^2+y^2=3, z=1z=1 은, 평면 z=1z=1 과 중심이 (0,0,0)(0,0,0) 이고 반지름이 2인 구의 교집합이다. 이것은 평면 z=1z=1 위에 있고 중심이 (0,0,1)(0,0,1) 이며 반지름이 3\sqrt{3} 인 원이다. 이 원 중 제1팔분공간에 있는 부분은 다음 그림에서 굵게 표시된 사분원이다.

그림

(e) 고정된 각 z0z_0 에 대해 x2+y2=4x^2+y^2=4, z=z0z=z_0 은 평면 z=z0z=z_0 위에 있고 중심이 (0,0,z0)(0,0,z_0) 이며 반지름이 22 인 원이다. 따라서 x2+y2=4x^2+y^2=4 는 z0z_0 의 모든 가능한 값에 대한 x2+y2=4, z=z0x^2+y^2=4,\ z=z_0 들의 합집합이다. 이것은 수평인 원들이 수직으로 쌓인 것이며, zz축을 중심축으로 하고 반지름이 22 인 원기둥이다. 다음은 이 원기둥 중 제1팔분공간에 있는 부분의 그래프이다.

그림

(f) 고정된 각 z0≥0z_0\ge 0 에 대해 곡선 z=x2+y2, z=z0z = x^2 + y^2,\ z=z_0 은 평면 z=z0z=z_0 위에 있고 중심이 (0,0,z0)(0,0,z_0) 이며 반지름이 z0\sqrt{z_0} 인 원이다. z=x2+y2z = x^2 + y^2 은 z0≥0z_0\ge 0 의 모든 가능한 값에 대한 z=x2+y2, z=z0z = x^2 + y^2,\ z=z_0 들의 합집합이므로, 수평인 원들이 수직으로 쌓인 것이다. 이 곡면과 yzyz평면의 교선은 포물선 z=y2z=y^2 이다. 다음은 이 포물면 중 제1팔분공간에 있는 부분의 그래프이다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

(a) For each fixed y0y_0, z=x, y=y0z=x,\ y=y_0 is a straight line that lies in the plane, y=y0y=y_0 (which is parallel to the plane containing the xx and zz axes and is a distance y0y_0 from it). This line passes through x=z=0x=z=0 and makes an angle 45∘45^\circ with the xyxy–plane. Such a line (with y0=0y_0=0) is sketched in the figure below. The set z=xz=x is the union of all the lines z=x, y=y0z=x,\ y=y_0 with all values of y0y_0. As y0y_0 varies z=x, y=y0z=x,\ y=y_0 sweeps out the plane which contains the yy–axis and which makes an angle 45∘45^\circ with the xyxy–plane. Here is a sketch of the part of the plane that is in the first octant.

figure

(b) x+y+z=1x+y+z=1 is the plane through the points (1,0,0)(1,0,0), (0,1,0)(0,1,0) and (0,0,1)(0,0,1). Here is a sketch of the part of the plane that is in the first octant.

figure

(c) x2+y2+z2x^2+y^2+z^2 is the square of the distance from (0,0,0)(0,0,0) to (x,y,z)(x,y,z). So x2+y2+z2=4x^2+y^2+z^2=4 is the set of points whose distance from (0,0,0)(0,0,0) is 22. It is the sphere with centre (0,0,0)(0,0,0) and radius 2. Here is a sketch of the part of the sphere that is in the first octant.

figure

(d) x2+y2+z2=4x^2+y^2+z^2=4, z=1z=1 or equivalently x2+y2=3x^2+y^2=3, z=1z=1, is the intersection of the plane z=1z=1 with the sphere of centre (0,0,0)(0,0,0) and radius 2. It is a circle in the plane z=1z=1 that has centre (0,0,1)(0,0,1) and radius 3\sqrt{3}. The part of the circle in the first octant is the heavy quarter circle in the sketch

figure

(e) For each fixed z0z_0, x2+y2=4x^2+y^2=4, z=z0z=z_0 is a circle in the plane z=z0z=z_0 with centre (0,0,z0)(0,0,z_0) and radius 22. So x2+y2=4x^2+y^2=4 is the union of x2+y2=4, z=z0x^2+y^2=4,\ z=z_0 for all possible values of z0z_0. It is a vertical stack of horizontal circles. It is the cylinder of radius 22 centered on the zz–axis. Here is a sketch of the part of the cylinder that is in the first octant.

figure

(f) For each fixed z0≥0z_0\ge 0, the curve z=x2+y2, z=z0z = x^2 + y^2,\ z=z_0 is the circle in the plane z=z0z=z_0 with centre (0,0,z0)(0,0,z_0) and radius z0\sqrt{z_0}. As z=x2+y2z = x^2 + y^2 is the union of z=x2+y2, z=z0z = x^2 + y^2,\ z=z_0 for all possible values of z0≥0z_0\ge 0, it is a vertical stack of horizontal circles. The intersection of the surface with the yzyz–plane is the parabola z=y2z=y^2. Here is a sketch of the part of the paraboloid that is in the first octant.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 2.2절 · 17번
# 공간좌표그래프·표 해석기본자동 분류
1049.CLP-3 · 1.1절 · 4번대학 수준우리말 번역

AA 를 점 (2,1,3)(2,1,3) 이라 하자.

(a) AA 에서 xyxy 평면까지의 거리를 구하세요. (b) AA 에서 xzxz 평면까지의 거리를 구하세요. (c) AA 에서 xx 축 위의 점 (x,0,0)(x,0,0) 까지의 거리를 구하세요. (d) xx 축 위의 점 중 AA 에 가장 가까운 점을 구하세요. (e) AA 에서 xx 축까지의 거리는 얼마인지 구하세요.

영어 원문 보기

Let AA be the point (2,1,3)(2,1,3).

(a) Find the distance from AA to the xyxy-plane. (b) Find the distance from AA to the xzxz-plane. (c) Find the distance from AA to the point (x,0,0)(x,0,0) on the xx-axis. (d) Find the point on the xx-axis that is closest to AA. (e) What is the distance from AA to the xx-axis?

답 쓰고 채점
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
정답·풀이 보기

(a) 임의의 점의 zz 좌표는 그 점에서 xyxy 평면까지의 부호 있는 거리이다. 따라서 (2,1,3)(2,1,3) 에서 xyxy 평면까지의 거리는 ∣3∣=3|3|=3 이다.

(b) 임의의 점의 yy 좌표는 그 점에서 xzxz 평면까지의 부호 있는 거리이다. 따라서 (2,1,3)(2,1,3) 에서 xzxz 평면까지의 거리는 ∣1∣=1|1|=1 이다.

(c) (2,1,3)(2,1,3) 에서 (x,0,0)(x,0,0) 까지의 거리는

(2−x)2+(1−0)2+(3−0)2=(x−2)2+10\sqrt{(2-x)^2 + (1-0)^2 + (3-0)^2} = \sqrt{(x-2)^2 + 10}

이다.

(d) (x−2)2≥0(x-2)^2\ge 0 이므로 거리 (x−2)2+10\sqrt{(x-2)^2 + 10} 은 x=2x=2 일 때 최소이다. 다른 방법으로,

ddx(x−2)2+10=x−2(x−2)2+10=0  ⟺  x=2\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \sqrt{(x-2)^2 + 10} =\frac{x-2}{\sqrt{(x-2)^2 + 10}} =0 &\iff x=2 \end{aligned}

이다. 따라서 xx 축 위의 점 중 AA 에 가장 가까운 점은 (2,0,0)(2,0,0) 이다.

(e) (2,0,0)(2,0,0) 이 xx 축 위의 점 중 (2,1,3)(2,1,3) 에 가장 가까운 점이므로, AA 에서 xx 축까지의 거리는

(2−2)2+(1−0)2+(3−0)2=12+32=10\sqrt{(2-2)^2 + (1-0)^2 + (3-0)^2} = \sqrt{1^2+3^2} = \sqrt{10}

이다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

(a) The zz coordinate of any point is the signed distance from the point to the xyxy-plane. So the distance from (2,1,3)(2,1,3) to the xyxy-plane is ∣3∣=3|3|=3.

(b) The yy coordinate of any point is the signed distance from the point to the xzxz-plane. So the distance from (2,1,3)(2,1,3) to the xzxz-plane is ∣1∣=1|1|=1.

(c) The distance from (2,1,3)(2,1,3) to (x,0,0)(x,0,0) is

(2−x)2+(1−0)2+(3−0)2=(x−2)2+10\sqrt{(2-x)^2 + (1-0)^2 + (3-0)^2} = \sqrt{(x-2)^2 + 10}

(d) Since (x−2)2≥0(x-2)^2\ge 0, the distance (x−2)2+10\sqrt{(x-2)^2 + 10} is minimized when x=2x=2. Alternatively,

ddx(x−2)2+10=x−2(x−2)2+10=0  ⟺  x=2\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \sqrt{(x-2)^2 + 10} =\frac{x-2}{\sqrt{(x-2)^2 + 10}} =0 &\iff x=2 \end{aligned}

So the point on the xx-axis that is closest to AA is (2,0,0)(2,0,0).

(e) As (2,0,0)(2,0,0) is the point on the xx-axis that is nearest (2,1,3)(2,1,3), the distance from AA to the xx-axis is

(2−2)2+(1−0)2+(3−0)2=12+32=10\sqrt{(2-2)^2 + (1-0)^2 + (3-0)^2} = \sqrt{1^2+3^2} = \sqrt{10}

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 1.1절 · 5번
# 공간좌표계산기본자동 분류
1050.CLP-3 · 1.1절 · 5번대학 수준우리말 번역

임의의 삼각형을 생각하자. 한 꼭짓점이 원점에 있고 두 번째 꼭짓점이 양의 xx 축 위에 있도록 좌표계를 잡는다. 두 번째 꼭짓점의 좌표를 (a,0)(a,0), 세 번째 꼭짓점의 좌표를 (b,c)(b,c) 라 하자. 외접원(세 꼭짓점을 모두 지나는 원)을 구하세요.

영어 원문 보기

Consider any triangle. Pick a coordinate system so that one vertex is at the origin and a second vertex is on the positive xx–axis. Call the coordinates of the second vertex (a,0)(a,0) and those of the third vertex (b,c)(b,c). Find the circumscribing circle (the circle that goes through all three vertices).

정답·풀이 보기

외접원의 중심을 (xˉ,yˉ)(\bar x,\bar y) 라 하자. 이 중심은 세 꼭짓점에서 같은 거리에 있어야 한다. 따라서

xˉ2+yˉ2=(xˉ−a)2+yˉ2=(xˉ−b)2+(yˉ−c)2\bar x^2+\bar y^2=(\bar x-a)^2+\bar y^2=(\bar x-b)^2+(\bar y-c)^2

이고, 같은 세 식에서 각각 xˉ2+yˉ2\bar x^2+\bar y^2 을 빼면

0=a2−2axˉ=b2−2bxˉ+c2−2cyˉ0=a^2-2a\bar x=b^2-2b\bar x+c^2-2c\bar y

이다. 이로부터

xˉ=a2yˉ=b2+c2−2bxˉ2c=b2+c2−ab2c\bar x=\frac{a}{2}\qquad\qquad \bar y =\frac{b^2+c^2-2b\bar x}{2c}=\frac{b^2+c^2-ab}{2c}

를 얻는다.

반지름은 꼭짓점 (0,0)(0,0) 에서 중심 (xˉ,yˉ)(\bar x,\bar y) 까지의 거리이므로 (a2)2+(b2+c2−ab2c)2\sqrt{\big(\frac{a}{2}\big)^2+\big(\frac{b^2+c^2-ab}{2c}\big)^2} 이다.

원본 교재 풀이(영어)

Call the centre of the circumscribing circle (xˉ,yˉ)(\bar x,\bar y). This centre must be equidistant from the three vertices. So

xˉ2+yˉ2=(xˉ−a)2+yˉ2=(xˉ−b)2+(yˉ−c)2\bar x^2+\bar y^2=(\bar x-a)^2+\bar y^2=(\bar x-b)^2+(\bar y-c)^2

or, subtracting xˉ2+yˉ2\bar x^2+\bar y^2 from the three equal expressions,

0=a2−2axˉ=b2−2bxˉ+c2−2cyˉ0=a^2-2a\bar x=b^2-2b\bar x+c^2-2c\bar y

which implies

xˉ=a2yˉ=b2+c2−2bxˉ2c=b2+c2−ab2c\bar x=\frac{a}{2}\qquad\qquad \bar y =\frac{b^2+c^2-2b\bar x}{2c}=\frac{b^2+c^2-ab}{2c}

The radius is the distance from the vertex (0,0)(0,0) to the centre (xˉ,yˉ)(\bar x,\bar y), which is (a2)2+(b2+c2−ab2c)2\sqrt{\big(\frac{a}{2}\big)^2+\big(\frac{b^2+c^2-ab}{2c}\big)^2}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 2.2절 · 19번
# 공간좌표활용보통자동 분류
1051.CLP-3 · 1.1절 · 6번대학 수준우리말 번역

어떤 곡면이 다음을 만족하는 모든 점 P=(x,y,z)P=(x,y,z) 로 이루어져 있다. PP 에서 점 (0,0,1)(0,0,1) 까지의 거리가 PP 에서 평면 z+1=0z+1=0 까지의 거리와 같다. 이 곡면의 방정식을 구하고, 그래프를 그린 다음 말로 설명하세요.

영어 원문 보기

A certain surface consists of all points P=(x,y,z)P=(x,y,z) such that the distance from PP to the point (0,0,1)(0,0,1) is equal to the distance from PP to the plane z+1=0z+1=0. Find an equation for the surface, sketch and describe it verbally.

정답·풀이 보기

PP 에서 점 (0,0,1)(0,0,1) 까지의 거리는 x2+y2+(z−1)2\sqrt{x^2+y^2+(z-1)^2} 이다. PP 에서 주어진 평면까지의 거리는 ∣z+1∣|z+1| 이다. 따라서 곡면의 방정식은

x2+y2+(z−1)2=(z+1)2 또는 x2+y2=4zx^2+y^2+(z-1)^2=(z+1)^2\text{ 또는 } x^2+y^2=4z

이다. 이 곡면 위의 모든 점은 z≥0z\ge 0 이다. 곡면 위의 점 중 zz 의 값이 고정된 값 z0≥0z_0\ge 0 인 점들의 집합은 zz축 위에 중심이 있고, xyxy평면과 평행하며, 반지름이 2z02\sqrt{z_0} 인 원이다. 이 곡면은 이러한 원들을 쌓아 놓은 모양으로, 원점의 한 점에서 시작하여 위로 갈수록 반지름이 증가한다. 이 곡면은 포물면이며 아래 그림과 같다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

The distance from PP to the point (0,0,1)(0,0,1) is x2+y2+(z−1)2\sqrt{x^2+y^2+(z-1)^2}. The distance from PP to the specified plane is ∣z+1∣|z+1|. Hence the equation of the surface is

x2+y2+(z−1)2=(z+1)2 or x2+y2=4zx^2+y^2+(z-1)^2=(z+1)^2\text{ or } x^2+y^2=4z

All points on this surface have z≥0z\ge 0. The set of points on the surface that have any fixed value, z0≥0z_0\ge 0, of zz consists of a circle that is centred on the zz–axis, is parallel to the xyxy-plane and has radius 2z02\sqrt{z_0}. The surface consists of a stack of these circles, starting with a point at the origin and with radius increasing vertically. The surface is a paraboloid and is sketched below.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 1.1절 · 7번
# 공간좌표그래프·표 해석보통자동 분류
1052.CLP-3 · 1.1절 · 7번대학 수준우리말 번역

(3,−2,3)(3,-2,3) 으로부터의 거리가 (3/2,1,0)(3/2,1,0) 으로부터의 거리의 2배인 모든 점 PP 의 집합이 구임을 보이세요. 이 구의 중심과 반지름을 구하세요.

영어 원문 보기

Show that the set of all points PP that are twice as far from (3,−2,3)(3,-2,3) as from (3/2,1,0)(3/2,1,0) is a sphere. Find its centre and radius.

정답·풀이 보기

(x,y,z)(x,y,z) 를 PP 에 속하는 점이라 하자. (x,y,z)(x,y,z) 에서 (3,−2,3)(3,-2,3) 까지의 거리와 (3/2,1,0)(3/2,1,0) 까지의 거리는 각각

(x−3)2+(y+2)2+(z−3)2 그리고 (x−3/2)2+(y−1)2+z2\sqrt{(x-3)^2+(y+2)^2+(z-3)^2}\quad\text{ 그리고 }\quad \sqrt{(x-3/2)^2+(y-1)^2+z^2}

이다. PP 에 속하려면 (x,y,z)(x,y,z) 는 다음을 만족해야 한다.

(x−3)2+(y+2)2+(z−3)2=2(x−3/2)2+(y−1)2+z2(x−3)2+(y+2)2+(z−3)2=4(x−3/2)2+4(y−1)2+4z2x2−6x+9+y2+4y+4+z2−6z+9=4x2−12x+9+4y2−8y+4+4z23x2−6x+3y2−12y+3z2+6z−9=0x2−2x+y2−4y+z2+2z−3=0(x−1)2+(y−2)2+(z+1)2=9\begin{aligned} \sqrt{(x-3)^2+(y+2)^2+(z-3)^2}&=2\sqrt{(x-3/2)^2+(y-1)^2+z^2} \\ (x-3)^2+(y+2)^2+(z-3)^2&=4(x-3/2)^2+4(y-1)^2+4z^2 \\ x^2-6x+9+y^2+4y+4+z^2-6z+9&=4x^2-12x+9+4y^2-8y+4+4z^2 \\ 3x^2-6 x+3y^2-12y+3z^2+6z-9&=0 \\ x^2-2 x+y^2-4y+z^2+2z-3&=0 \\ (x-1)^2+(y-2)^2+(z+1)^2&=9 \end{aligned}

이것은 (1,2,−1)(1,2,-1) 을 중심으로 하고 반지름이 3인 구이다.

원본 교재 풀이(영어)

Let (x,y,z)(x,y,z) be a point in PP. The distances from (x,y,z)(x,y,z) to (3,−2,3)(3,-2,3) and to (3/2,1,0)(3/2,1,0) are

(x−3)2+(y+2)2+(z−3)2 and (x−3/2)2+(y−1)2+z2\sqrt{(x-3)^2+(y+2)^2+(z-3)^2}\quad\text{ and }\quad \sqrt{(x-3/2)^2+(y-1)^2+z^2}

respectively. To be in PP, (x,y,z)(x,y,z) must obey

(x−3)2+(y+2)2+(z−3)2=2(x−3/2)2+(y−1)2+z2(x−3)2+(y+2)2+(z−3)2=4(x−3/2)2+4(y−1)2+4z2x2−6x+9+y2+4y+4+z2−6z+9=4x2−12x+9+4y2−8y+4+4z23x2−6x+3y2−12y+3z2+6z−9=0x2−2x+y2−4y+z2+2z−3=0(x−1)2+(y−2)2+(z+1)2=9\begin{aligned} \sqrt{(x-3)^2+(y+2)^2+(z-3)^2}&=2\sqrt{(x-3/2)^2+(y-1)^2+z^2} \\ (x-3)^2+(y+2)^2+(z-3)^2&=4(x-3/2)^2+4(y-1)^2+4z^2 \\ x^2-6x+9+y^2+4y+4+z^2-6z+9&=4x^2-12x+9+4y^2-8y+4+4z^2 \\ 3x^2-6 x+3y^2-12y+3z^2+6z-9&=0 \\ x^2-2 x+y^2-4y+z^2+2z-3&=0 \\ (x-1)^2+(y-2)^2+(z+1)^2&=9 \end{aligned}

This is a sphere of radius 3 centered on (1,2,−1)(1,2,-1).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 1.1절 · 4번
# 공간좌표증명·논술보통자동 분류
1053.CLP-3 · 1.1절 · 8번대학 수준우리말 번역

점 (x,y)(x,y) 에서의 압력 p(x,y)p(x,y) 는 0 이상이며 방정식 x2−2px+y2=3p2x^2-2px+y^2=3p^2 으로 정해진다. 등압선 몇 개를 그래프로 그리세요. 등압선은 어떤 상수 c≥0c\ge 0 에 대하여 방정식 p(x,y)=cp(x,y)=c 로 나타내어지는 곡선이다.

영어 원문 보기

The pressure p(x,y)p(x,y) at the point (x,y)(x,y) is at least zero and is determined by the equation x2−2px+y2=3p2x^2-2px+y^2=3p^2. Sketch several isobars. An isobar is a curve with equation p(x,y)=cp(x,y)=c for some constant c≥0c\ge 0.

정답·풀이 보기

고정된 각 c≥0c\ge 0 에 대하여 등압선 p(x,y)=cp(x,y)=c 는 곡선 x2−2cx+y2=3c2x^2-2cx+y^2=3c^2, 즉 (x−c)2+y2=4c2(x-c)^2+y^2=4c^2 이다. 이것은 중심이 (c,0)(c,0) 이고 반지름이 2c2c 인 원이다. 다음은 c=0,1,2,3c=0,1,2,3 일 때의 등압선 p(x,y)=cp(x,y)=c 를 그린 그래프이다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

For each fixed c≥0c\ge 0, the isobar p(x,y)=cp(x,y)=c is the curve x2−2cx+y2=3c2x^2-2cx+y^2=3c^2, or equivalently, (x−c)2+y2=4c2(x-c)^2+y^2=4c^2. This is a circle with centre (c,0)(c,0) and radius 2c2c. Here is a sketch of the isobars p(x,y)=cp(x,y)=c with c=0,1,2,3c=0,1,2,3.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 1.1절 · 6번
# 공간좌표그래프·표 해석도전자동 분류
1054.CLP-3 · 1.2절 · 1번대학 수준우리말 번역

a=<2,0>\mathbf{a}=\left< 2,0\right> , b=<1,1>\mathbf{b}=\left< 1,1\right> 라 하자. a+b, a+2b\mathbf{a}+\mathbf{b},\ \mathbf{a}+2\mathbf{b}, 2a−b2\mathbf{a}-\mathbf{b} 의 값을 구하고 그림으로 나타내세요.

영어 원문 보기

Let a=<2,0>\mathbf{a}=\left< 2,0\right> and b=<1,1>\mathbf{b}=\left< 1,1\right> . Evaluate and sketch a+b, a+2b\mathbf{a}+\mathbf{b},\ \mathbf{a}+2\mathbf{b} and 2a−b2\mathbf{a}-\mathbf{b}.

정답·풀이 보기

a+b=<3,1>\mathbf{a}+\mathbf{b}=\left< 3,1\right> , a+2b=<4,2>\mathbf{a}+2\mathbf{b}=\left< 4,2\right> , 2a−b=<3,−1>2\mathbf{a}-\mathbf{b}=\left< 3,-1\right>

그림

그림

그림

원본 교재 풀이(영어)

a+b=<3,1>\mathbf{a}+\mathbf{b}=\left< 3,1\right> , a+2b=<4,2>\mathbf{a}+2\mathbf{b}=\left< 4,2\right> , 2a−b=<3,−1>2\mathbf{a}-\mathbf{b}=\left< 3,-1\right>

figure

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figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 10.2절 · 26번
# 벡터의 연산그래프·표 해석기본자동 분류
1055.CLP-3 · 1.2절 · 2번대학 수준우리말 번역

주어진 점들이 한 직선 위에 있는지(즉, 공선인지) 판단하세요.

(a) (1,2,3), (0,3,7), (3,5,11)(1,2,3),\ (0,3,7),\ (3,5,11) (b) (0,3,−5), (1,2,−2), (3,0,4)(0,3,-5),\ (1,2,-2),\ (3,0,4)

영어 원문 보기

Determine whether or not the given points are collinear (that is, lie on a common straight line)

(a) (1,2,3), (0,3,7), (3,5,11)(1,2,3),\ (0,3,7),\ (3,5,11) (b) (0,3,−5), (1,2,−2), (3,0,4)(0,3,-5),\ (1,2,-2),\ (3,0,4)

정답·풀이 보기

세 점이 한 직선 위에 있으면, 첫째 점에서 둘째 점으로 향하는 벡터와 첫째 점에서 셋째 점으로 향하는 벡터는 모두 그 직선과 평행하므로 서로 평행해야 한다(즉, 서로의 배수여야 한다).

그림

(a) 벡터 <0,3,7>−<1,2,3>=<−1,1,4>\left< 0,3,7\right> -\left< 1,2,3\right> =\left< -1,1,4\right> 과 <3,5,11>−<1,2,3>=<2,3,8>\left< 3,5,11\right> -\left< 1,2,3\right> =\left< 2,3,8\right> 은 평행하지 않으므로(즉, 서로의 배수가 아니므로) 세 점은 한 직선 위에 있지 않다.

(b) 벡터 <1,2,−2>−<0,3,−5>=<1,−1,3>\left< 1,2,-2\right> -\left< 0,3,-5\right> =\left< 1,-1,3\right> 과 <3,0,4>−<0,3,−5>=<3,−3,9>\left< 3,0,4\right> -\left< 0,3,-5\right> =\left< 3,-3,9\right> 은 평행하므로(즉, 서로의 배수이므로) 세 점은 한 직선 위에 있다.

원본 교재 풀이(영어)

If three points are collinear, then the vector from the first point to the second point, and the vector from the first point to the third point must both be parallel to the line, and hence must be parallel to each other (i.e. must be multiples of each other).

figure

(a) The vectors <0,3,7>−<1,2,3>=<−1,1,4>\left< 0,3,7\right> -\left< 1,2,3\right> =\left< -1,1,4\right> and <3,5,11>−<1,2,3>=<2,3,8>\left< 3,5,11\right> -\left< 1,2,3\right> =\left< 2,3,8\right> are not parallel (i.e. are not multiples of each other), so the three points are not on the same line.

(b) The vectors <1,2,−2>−<0,3,−5>=<1,−1,3>\left< 1,2,-2\right> -\left< 0,3,-5\right> =\left< 1,-1,3\right> and <3,0,4>−<0,3,−5>=<3,−3,9>\left< 3,0,4\right> -\left< 0,3,-5\right> =\left< 3,-3,9\right> are parallel (i.e. are multiples of each other), so the three points are on the same line.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 10.2절 · 27번
# 벡터의 연산계산기본자동 분류
1056.CLP-3 · 1.2절 · 6번대학 수준우리말 번역

a=<a1,a2>\mathbf{a}=\left< a_1,a_2\right> 라 하자. ı^\hat{\boldsymbol{\imath}} 와 ȷ^\hat{\boldsymbol{\jmath}} 위로의 a\mathbf{a} 의 정사영을 구하세요.

영어 원문 보기

Let a=<a1,a2>\mathbf{a}=\left< a_1,a_2\right>. Compute the projection of a\mathbf{a} on ı^\hat{\boldsymbol{\imath}} and ȷ^\hat{\boldsymbol{\jmath}}.

정답·풀이 보기

projı^a=(a⋅ı^)ı^=a1ı^\text{proj}_{\hat{\boldsymbol{\imath}}}\mathbf{a}=(\mathbf{a}\cdot\hat{\boldsymbol{\imath}})\hat{\boldsymbol{\imath}} =a_1\hat{\boldsymbol{\imath}} 이고 projȷ^a=(a⋅ȷ^)ȷ^=a2ȷ^\text{proj}_{\hat{\boldsymbol{\jmath}}}\mathbf{a}=(\mathbf{a}\cdot\hat{\boldsymbol{\jmath}})\hat{\boldsymbol{\jmath}} =a_2\hat{\boldsymbol{\jmath}} 이다.

원본 교재 풀이(영어)

projı^a=(a⋅ı^)ı^=a1ı^\text{proj}_{\hat{\boldsymbol{\imath}}}\mathbf{a}=(\mathbf{a}\cdot\hat{\boldsymbol{\imath}})\hat{\boldsymbol{\imath}} =a_1\hat{\boldsymbol{\imath}} and projȷ^a=(a⋅ȷ^)ȷ^=a2ȷ^\text{proj}_{\hat{\boldsymbol{\jmath}}}\mathbf{a}=(\mathbf{a}\cdot\hat{\boldsymbol{\jmath}})\hat{\boldsymbol{\jmath}} =a_2\hat{\boldsymbol{\jmath}}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 1.2절 · 1번
# 벡터의 연산계산기본자동 분류
1057.CLP-3 · 1.2절 · 7번대학 수준우리말 번역

세 꼭짓점이 (1,2,3), (4,0,5)(1,2,3),\ (4,0,5), (3,6,4)(3,6,4) 인 삼각형은 직각을 가지고 있나요?

영어 원문 보기

Does the triangle with vertices (1,2,3), (4,0,5)(1,2,3),\ (4,0,5) and (3,6,4)(3,6,4) have a right angle?

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

(1,2,3)(1,2,3) 에서 (4,0,5)(4,0,5) 로 향하는 벡터는 <3,−2,2>\left< 3,-2,2\right> 이다. (1,2,3)(1,2,3) 에서 (3,6,4)(3,6,4) 로 향하는 벡터는 <2,4,1>\left< 2,4,1\right> 이다. 이 두 벡터의 내적은 <3,−2,2>⋅<2,4,1>=0\left< 3,-2,2\right>\cdot\left< 2,4,1\right>=0 이므로 두 벡터는 수직이고, 따라서 이 삼각형은 직각을 가진다.

원본 교재 풀이(영어)

The vector from (1,2,3)(1,2,3) to (4,0,5)(4,0,5) is <3,−2,2>\left< 3,-2,2\right>. The vector from (1,2,3)(1,2,3) to (3,6,4)(3,6,4) is <2,4,1>\left< 2,4,1\right>. The dot product between these two vectors is <3,−2,2>⋅<2,4,1>=0\left< 3,-2,2\right>\cdot\left< 2,4,1\right>=0, so the vectors are perpendicular and the triangle does contain a right angle.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 1.2절 · 6번
# 벡터의 연산계산기본자동 분류
1058.CLP-3 · 1.2절 · 8번대학 수준우리말 번역

벡터 a\mathbf{a} 와 b\mathbf{b} 로 결정되는 평행사변형의 넓이가 ∣a×b∣|\mathbf{a}\times \mathbf{b}| 임을 보이세요.

그림

영어 원문 보기

Show that the area of the parallelogram determined by the vectors a\mathbf{a} and b\mathbf{b} is ∣a×b∣|\mathbf{a}\times \mathbf{b}|.

figure

정답·풀이 보기

평행사변형의 넓이는 밑변의 길이와 높이의 곱이다.

그림

밑변을 a\mathbf{a} 로 잡을 수 있다. 그러면 θ\theta 가 변 a\mathbf{a} 와 b\mathbf{b} 사이의 각일 때, 높이는 ∣b∣sin⁡θ|\mathbf{b}|\sin\theta 이다. 따라서

area=∣a∣∣b∣sin⁡θ=∣a×b∣\text{area} = |\mathbf{a}||\mathbf{b}|\sin\theta=|\mathbf{a}\times\mathbf{b}|

원본 교재 풀이(영어)

The area of a parallelogram is the length of its base time its height.

figure

We can choose the base to be a\mathbf{a}. Then, if θ\theta is the angle between its sides a\mathbf{a} and b\mathbf{b}, its height is ∣b∣sin⁡θ|\mathbf{b}|\sin\theta. So

area=∣a∣∣b∣sin⁡θ=∣a×b∣\text{area} = |\mathbf{a}||\mathbf{b}|\sin\theta=|\mathbf{a}\times\mathbf{b}|

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 1.2절 · 13번
# 벡터의 연산증명·논술기본자동 분류
1059.CLP-3 · 1.2절 · 9번대학 수준우리말 번역

벡터 a, b\mathbf{a},\ \mathbf{b}, c\mathbf{c} 로 정해지는 평행육면체의 부피가

∣a⋅(b×c)∣|\mathbf{a}\cdot(\mathbf{b}\times\mathbf{c})|

임을 보이세요.

그림

영어 원문 보기

Show that the volume of the parallelepiped determined by the vectors a, b\mathbf{a},\ \mathbf{b} and c\mathbf{c} is

∣a⋅(b×c)∣|\mathbf{a}\cdot(\mathbf{b}\times\mathbf{c})|

figure

정답·풀이 보기

평행육면체의 부피는 밑면의 넓이와 높이의 곱이다. 밑면을 벡터 b\mathbf{b} 와 c\mathbf{c} 로 정해지는 평행사변형으로 잡을 수 있다. 이 밑면의 넓이는 ∣b×c∣|\mathbf{b}\times\mathbf{c}| 이다. 벡터 b×c\mathbf{b}\times\mathbf{c} 는 밑면에 수직이다.

그림

a\mathbf{a} 와 밑면에 수직인 벡터 b×c\mathbf{b}\times\mathbf{c} 가 이루는 각을 θ\theta 라 하자. 평행육면체의 높이는 ∣a∣∣cos⁡θ∣|\mathbf{a}| |\cos\theta| 이다. 따라서

volume=∣a∣ ∣cos⁡θ∣ ∣b×c∣=∣a⋅(b×c)∣\text{volume} = |\mathbf{a}|\, |\cos\theta|\, |\mathbf{b}\times\mathbf{c}| =|\mathbf{a}\cdot(\mathbf{b}\times\mathbf{c})|

원본 교재 풀이(영어)

The volume of a parallelepiped is the area of its base time its height. We can choose the base to be the parallelogram determined by the vectors b\mathbf{b} and c\mathbf{c}. It has area ∣b×c∣|\mathbf{b}\times\mathbf{c}|. The vector b×c\mathbf{b}\times\mathbf{c} is perpendicular to the base.

figure

Denote by θ\theta the angle between a\mathbf{a} and the perpendicular b×c\mathbf{b}\times\mathbf{c}. The height of the parallelepiped is ∣a∣∣cos⁡θ∣|\mathbf{a}| |\cos\theta|. So

volume=∣a∣ ∣cos⁡θ∣ ∣b×c∣=∣a⋅(b×c)∣\text{volume} = |\mathbf{a}|\, |\cos\theta|\, |\mathbf{b}\times\mathbf{c}| =|\mathbf{a}\cdot(\mathbf{b}\times\mathbf{c})|

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 2장 복습 · 19번
# 벡터의 연산증명·논술기본자동 분류
1060.CLP-3 · 1.2절 · 10번대학 수준우리말 번역

다음이 성립함을 직접 계산하여 확인하세요.

(a) ı^×ȷ^=k^\hat{\boldsymbol{\imath}}\times\hat{\boldsymbol{\jmath}}=\hat{\mathbf{k}}, ȷ^×k^=ı^\hat{\boldsymbol{\jmath}}\times\hat{\mathbf{k}}=\hat{\boldsymbol{\imath}}, k^×ı^=ȷ^\hat{\mathbf{k}}\times\hat{\boldsymbol{\imath}}=\hat{\boldsymbol{\jmath}} (b) a⋅(a×b)=b⋅(a×b)=0\mathbf{a}\cdot(\mathbf{a}\times\mathbf{b})=\mathbf{b}\cdot(\mathbf{a}\times\mathbf{b})=\mathbf{0}

영어 원문 보기

Verify by direct computation that

(a) ı^×ȷ^=k^\hat{\boldsymbol{\imath}}\times\hat{\boldsymbol{\jmath}}=\hat{\mathbf{k}}, ȷ^×k^=ı^\hat{\boldsymbol{\jmath}}\times\hat{\mathbf{k}}=\hat{\boldsymbol{\imath}}, k^×ı^=ȷ^\hat{\mathbf{k}}\times\hat{\boldsymbol{\imath}}=\hat{\boldsymbol{\jmath}} (b) a⋅(a×b)=b⋅(a×b)=0\mathbf{a}\cdot(\mathbf{a}\times\mathbf{b})=\mathbf{b}\cdot(\mathbf{a}\times\mathbf{b})=\mathbf{0}

정답·풀이 보기

(a)

ı^×ȷ^=det⁡[ı^ȷ^k^100010]=ı^(0×0−0×1)−ȷ^(1×0−0×0)+k^(1×1−0×0)=k^ȷ^×k^=det⁡[ı^ȷ^k^010001]=ı^(1×1−0×0)−ȷ^(0×1−0×0)+k^(0×0−1×0)=ı^k^×ı^=det⁡[ı^ȷ^k^001100]=ı^(0×0−1×0)−ȷ^(0×0−1×1)+k^(0×0−0×1)=ȷ^\begin{aligned} \hat{\boldsymbol{\imath}}\times\hat{\boldsymbol{\jmath}}&=\det\left[\begin{matrix}\hat{\boldsymbol{\imath}}&\hat{\boldsymbol{\jmath}} &\hat{\mathbf{k}}\\ 1&0&0\\ 0&1&0\end{matrix}\right] &&=\hat{\boldsymbol{\imath}}(0\times 0-0\times 1) -\hat{\boldsymbol{\jmath}}(1\times 0-0\times 0) +\hat{\mathbf{k}}(1\times 1-0\times 0) \\ &=\hat{\mathbf{k}}\\[0.1in] \hat{\boldsymbol{\jmath}}\times\hat{\mathbf{k}}&=\det\left[\begin{matrix}\hat{\boldsymbol{\imath}}&\hat{\boldsymbol{\jmath}} &\hat{\mathbf{k}}\\ 0&1&0\\ 0&0&1\end{matrix}\right] &&=\hat{\boldsymbol{\imath}}(1\times 1-0\times 0) -\hat{\boldsymbol{\jmath}}(0\times 1-0\times 0) +\hat{\mathbf{k}}(0\times 0-1\times 0)\\ &=\hat{\boldsymbol{\imath}}\\[0.1in] \hat{\mathbf{k}}\times\hat{\boldsymbol{\imath}}&=\det\left[\begin{matrix}\hat{\boldsymbol{\imath}}&\hat{\boldsymbol{\jmath}} &\hat{\mathbf{k}}\\ 0&0&1\\ 1&0&0\end{matrix}\right] &&=\hat{\boldsymbol{\imath}}(0\times 0-1\times 0) -\hat{\boldsymbol{\jmath}}(0\times 0-1\times 1) +\hat{\mathbf{k}}(0\times 0-0\times 1)\\ &=\hat{\boldsymbol{\jmath}} \end{aligned}

(b)

a⋅(a×b)=a1(a2b3−a3b2)−a2(a1b3−a3b1)+a3(a1b2−a2b1)=0b⋅(a×b)=b1(a2b3−a3b2)−b2(a1b3−a3b1)+b3(a1b2−a2b1)=0\begin{aligned} \mathbf{a}\cdot(\mathbf{a}\times\mathbf{b}) &=a_1\big(a_2b_3-a_3b_2\big) -a_2\big(a_1b_3-a_3b_1\big) +a_3\big(a_1b_2-a_2b_1\big) &&=0\\ \mathbf{b}\cdot(\mathbf{a}\times\mathbf{b}) &=b_1\big(a_2b_3-a_3b_2\big) -b_2\big(a_1b_3-a_3b_1\big) +b_3\big(a_1b_2-a_2b_1\big) &&=0 \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

(a)

ı^×ȷ^=det⁡[ı^ȷ^k^100010]=ı^(0×0−0×1)−ȷ^(1×0−0×0)+k^(1×1−0×0)=k^ȷ^×k^=det⁡[ı^ȷ^k^010001]=ı^(1×1−0×0)−ȷ^(0×1−0×0)+k^(0×0−1×0)=ı^k^×ı^=det⁡[ı^ȷ^k^001100]=ı^(0×0−1×0)−ȷ^(0×0−1×1)+k^(0×0−0×1)=ȷ^\begin{aligned} \hat{\boldsymbol{\imath}}\times\hat{\boldsymbol{\jmath}}&=\det\left[\begin{matrix}\hat{\boldsymbol{\imath}}&\hat{\boldsymbol{\jmath}} &\hat{\mathbf{k}}\\ 1&0&0\\ 0&1&0\end{matrix}\right] &&=\hat{\boldsymbol{\imath}}(0\times 0-0\times 1) -\hat{\boldsymbol{\jmath}}(1\times 0-0\times 0) +\hat{\mathbf{k}}(1\times 1-0\times 0) \\ &=\hat{\mathbf{k}}\\[0.1in] \hat{\boldsymbol{\jmath}}\times\hat{\mathbf{k}}&=\det\left[\begin{matrix}\hat{\boldsymbol{\imath}}&\hat{\boldsymbol{\jmath}} &\hat{\mathbf{k}}\\ 0&1&0\\ 0&0&1\end{matrix}\right] &&=\hat{\boldsymbol{\imath}}(1\times 1-0\times 0) -\hat{\boldsymbol{\jmath}}(0\times 1-0\times 0) +\hat{\mathbf{k}}(0\times 0-1\times 0)\\ &=\hat{\boldsymbol{\imath}}\\[0.1in] \hat{\mathbf{k}}\times\hat{\boldsymbol{\imath}}&=\det\left[\begin{matrix}\hat{\boldsymbol{\imath}}&\hat{\boldsymbol{\jmath}} &\hat{\mathbf{k}}\\ 0&0&1\\ 1&0&0\end{matrix}\right] &&=\hat{\boldsymbol{\imath}}(0\times 0-1\times 0) -\hat{\boldsymbol{\jmath}}(0\times 0-1\times 1) +\hat{\mathbf{k}}(0\times 0-0\times 1)\\ &=\hat{\boldsymbol{\jmath}} \end{aligned}

(b)

a⋅(a×b)=a1(a2b3−a3b2)−a2(a1b3−a3b1)+a3(a1b2−a2b1)=0b⋅(a×b)=b1(a2b3−a3b2)−b2(a1b3−a3b1)+b3(a1b2−a2b1)=0\begin{aligned} \mathbf{a}\cdot(\mathbf{a}\times\mathbf{b}) &=a_1\big(a_2b_3-a_3b_2\big) -a_2\big(a_1b_3-a_3b_1\big) +a_3\big(a_1b_2-a_2b_1\big) &&=0\\ \mathbf{b}\cdot(\mathbf{a}\times\mathbf{b}) &=b_1\big(a_2b_3-a_3b_2\big) -b_2\big(a_1b_3-a_3b_1\big) +b_3\big(a_1b_2-a_2b_1\big) &&=0 \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 1.2절 · 11번
# 벡터의 연산계산기본자동 분류