연습문제 27–30에서 주어진 값에서의 곡률반지름을 구하세요.
, 일 때
영어 원문 보기
In Exercises 27–30 , find the radius of curvature at the indicated value.
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문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 벡터와 공간
공간곡선의 길이, 호의 길이 매개화, 곡률을 구한다
유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.
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연습문제 27–30에서 주어진 값에서의 곡률반지름을 구하세요.
, 일 때
In Exercises 27–30 , find the radius of curvature at the indicated value.
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연습문제 27–30에서 주어진 값에서의 곡률반지름을 구하세요.
, 일 때
In Exercises 27–30 , find the radius of curvature at the indicated value.
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연습문제 27–30에서 주어진 값에서의 곡률반지름을 구하세요.
, 일 때
In Exercises 27–30 , find the radius of curvature at the indicated value.
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연습문제 31–34에서 주어진 의 값에서 곡선의 접촉원의 방정식을 구하세요.
, 일 때
In Exercises 31–34 , find the equation of the osculating circle to the curve at the indicated -value.
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연습문제 31–34에서 주어진 의 값에 대해 곡선의 접촉원의 방정식을 구하세요.
, 일 때
In Exercises 31–34 , find the equation of the osculating circle to the curve at the indicated -value.
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연습문제 31–34에서 주어진 의 값에 대해 곡선의 접촉원의 방정식을 구하세요.
, 일 때
In Exercises 31–34 , find the equation of the osculating circle to the curve at the indicated -value.
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연습문제 31–34에서 주어진 의 값에 대해 곡선의 접촉원의 방정식을 구하세요.
, 일 때
In Exercises 31–34 , find the equation of the osculating circle to the curve at the indicated -value.
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함수 는 점 에서 시작하여 호의 길이로 매개화되어 있다. 는 어디인지 구하세요.
The function is parametrized in terms of arclength, starting from the point . What is ?
에서 까지의 호의 길이는 0이므로, 는 인 점이다. 즉, , 곧 이다.
The arclength from to will be 0, so is the point where . That is, , or .
곡선 를 호의 길이로 다시 매개변수화하여 로 나타냈습니다. 일 때, 다음 보기 중 벡터 와 사이의 관계를 가장 잘 설명하는 것은 무엇인지 고르세요.
모든 에 대해 와 가 존재하고 영벡터가 아니라고 가정해도 됩니다.
A. 두 벡터는 평행하고 같은 방향을 향한다 B. 두 벡터는 평행하고 반대 방향을 향한다 C. 두 벡터는 수직이다 D. 두 벡터는 크기가 같다 E. 두 벡터는 서로 같다
A curve is reparametrized in terms of arclength as . Of the following options, which best describes the relationship between the vectors and , where ?
You may assume and exist and are nonzero for all .
A. they are parallel and point in the same direction B. they are parallel and point in opposite directions C. they are perpendicular D. they have the same magnitude E. they are equal

이제 E를 제외하기 위해 두 벡터의 크기를 살펴보자. 는 에 대해 곡선이 변하는 속력이며, 이는 (음이 아닌) 어떤 수도 될 수 있다. 마찬가지로 이다. 따라서 는 단위벡터이지만 는 단위벡터일 수도, 아닐 수도 있다. 그러므로 두 벡터가 반드시 같은 것은 아니다. (같을 수는 있다.)
따라서 가장 알맞은 답은 A이다.
따라서 벡터 와 는 스칼라 함수 만큼만 차이가 난다. 그러므로 곡선 위의 어느 점에서든 이 두 벡터는 평행하다.
또한 와 는 양의 상관관계에 있다. 가 증가하면 호의 길이가 더 늘어나므로 도 증가한다. 따라서 는 음이 아니다. 게다가 미분계수가 영벡터가 아니므로 는 0이 아니다. 그러므로 와 는 서로 양의 스칼라 배수이다. 즉, 두 벡터는 평행하고 같은 방향을 향한다. 그러나 (즉, 어떤 상수 에 대해 ) 이 아닌 한 두 벡터의 크기는 같지 않으며, 따라서 서로 같지 않다.
따라서 가장 알맞은 답은 A이다.

Now we consider the magnitudes of the vectors, to rule out E. Recall is the speed at which the curve changes relative to ; this could be any (nonnegative) number. By the same token, . So, is a unit vector, while may or may not be. Then the two vectors are not necessarily equal (although they could be).
So, the best answer is A.
So, the vectors and differ only by the scalar function . So, at any point along the curve, these vectors are parallel.
Furthermore, we know that and are positively correlated: as increases, so does , because we're covering more arclength. So, is nonnegative. Furthermore, since the derivatives are nonzero, is nonzero. So, and are positive scalar multiples of each other. That is, they are parallel, and pointing in the same direction. However, unless (that is, for some constant ), the vectors do not have the same magnitude, and hence are not equal.
So, A is the best solution.
다음과 같이 정의하세요. 단, 입니다. 를 사용하여 이 함수를 다시 매개화하고, 그것이 나타내는 곡선을 설명하세요. 새로운 매개변수 의 기하학적 의미는 무엇인가요?
Define for . Reparametrize the function using , and describe the curve it defines. What is the geometric interpretation of the new parameter ?
이므로 이다.
정의역을 제한하지 않았다면 이 곡선은 위로 올라가는 나선이 된다. 는 나선의 높이이면서 동시에 라디안 값이다. 나선의 성분은 과 사이에 머무르고, 성분은 증가한다. 따라서 이 나선은 "두께"는 그대로이면서 점점 더 "넓어진다".

정의역이 제한되어 있으므로 실제 곡선은 이 나선의 4분의 1 "바퀴"뿐이며, 위 그림에서 빨간색으로 표시되어 있다.
매개변수 는 높이를 나타내는 값이며, 나선이 돌아가는 동안의 라디안 값이기도 하다.
Using , and so :
If we didn't have the restricted domain, this would make a spiral going up: is both the height of the spiral and a radian measure. The -component of the spiral stays between and , while the -component increases. So, our spiral gets increasingly “wide," while staying the same “thickness."

Due to the restricted domain, our actual curve is only one-quarter of a “turn" of this spiral, indicated in red above.
The parameter is a measure of height, and it is also a radian measure as the spiral turns.
함수 을 에서부터 잰 호의 길이에 대해 재매개화하세요.
Reparametrize the function in terms of arclength from .
참고: 이처럼 계산이 길고 자세한 경우에는 몇 개의 점을 확인하여 답이 타당한지 검증해 보는 것이 좋다. 예를 들어 일 때 는 이어야 하고, 그 역도 성립한다. 또한 이 에 대응함을 구하였다. 따라서 과 을 확인할 수 있어야 한다.
Remark: after a computation with this much detail, it's nice to find a few points to check, to verify that our answer is reasonable. For instance, when , should be , and vice-versa. Also, we found that corresponds to . So, we should be able to verify that and .
의 곡률 를 구하세요.
Find the curvature of .
따라서 는 반지름이 인 원을 따라 돌므로, 곡률은 이다.
So, circumnavigates a circle of radius and consequently has curvature .
타원 , 의 곡률의 최솟값과 최댓값을 구하세요. 여기서 입니다.
Find the minimum and maximum values for the curvature of the ellipse , . Here .
주어진 타원에 대해
따라서 곡률의 최댓값(최솟값)은 분모가 최소(최대)일 때 얻어지며, 이는 ()일 때이다. 그러므로 이고 이다.
For the given ellipse
Hence the maximum (minimum) curvature is achieved when the denominator is a minimum (maximum) which is the case when (). So and .
곡선
에 대해 곡률 를 호의 길이 ( 에서부터 잰 길이)의 함수로 나타내세요.
Find the curvature as a function of arclength (measured from ) for the curve
속도 벡터는
이다. 따라서 속력은
이다. 일 때 가 0 이므로 이고, 따라서
이므로
이다.
The velocity vector is
Consequently the speed
Since is zero when , we have and hence
so that
에서 함수 의 그래프로 주어진 곡선을 라 하고, 점 에서 의 곡률을 라 하자. 가 최댓값을 갖는 점을 모두 구하세요. 그러한 점이 없다면 그 이유를 설명하세요. 일 때와 일 때 의 극한은 각각 얼마인지 구하세요.
Let be the curve in given by the graph of the function . Let be the curvature of at the point . Find all points where attains its maximal values, or else explain why such points do not exist. What are the limits of as and ?
곡선은 이다. 이고 이므로 곡률은 다음과 같다.
의 임계점을 구하고 싶지만, 직접 미분하면 식이 복잡해 보인다. 는 음이 아닌 값만 가지므로, 그 최댓값은 함수 의 최댓값에 대응한다. 따라서 계산 수고를 덜기 위해 대신 의 임계점을 구한다.
이고 일 때 임에 주목한다. 따라서 최댓값은 일 때 나타난다.
The curve is . Since and , the curvature is
We'd like to find the critical points of , but differentiating it looks messy. Since has only nonnegative values, its maxima correspond the maxima of the function . So, we find the critical points of instead, to save ourselves some computational toil.
Note that and as . So the maximum occurs when .