유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.
4문제 · 1 / 1쪽
1.CLP-3 · 1.1절 · 1번대학 수준우리말 번역
R3 에서 다음을 만족하는 모든 점 (x,y,z) 의 집합을 설명하세요.
(a) x2+y2+z2=2x−4y+4
(b) x2+y2+z2<2x−4y+4
영어 원문 보기
Describe the set of all points (x,y,z)
in R3 that satisfy
(a) x2+y2+z2=2x−4y+4
(b) x2+y2+z2<2x−4y+4
정답·풀이 보기
(a) 점 (x,y,z) 가 x2+y2+z2=2x−4y+4 를 만족하는 것은 x2−2x+y2+4y+z2=4 를 만족하는 것과 필요충분조건이고, 이는 (x−1)2+(y+2)2+z2=9 와 같다. (x−1)2+(y+2)2+z2 은 (1,−2,0) 에서 (x,y,z) 까지의 거리이므로, 점이 주어진 방정식을 만족하는 것은 (1,−2,0) 으로부터의 거리가 3인 것과 필요충분조건이다. 따라서 구하는 집합은 (1,−2,0) 을 중심으로 하고 반지름이 3인 구이다.
(b)
(a)와 같이, x2+y2+z2<2x−4y+4 인 것은 (x−1)2+(y+2)2+z2<9 인 것과 필요충분조건이다. 따라서 점이 주어진 부등식을 만족하는 것은 (1,−2,0) 으로부터의 거리가 3보다 엄밀히 작은 것과 필요충분조건이다. 구하는 집합은 (1,−2,0) 을 중심으로 하고 반지름이 3인 구의 내부이다.
원본 교재 풀이(영어)
(a) The point (x,y,z) satisfies x2+y2+z2=2x−4y+4
if and only if it satisfies x2−2x+y2+4y+z2=4, or equivalently
(x−1)2+(y+2)2+z2=9. Since (x−1)2+(y+2)2+z2 is the distance
from (1,−2,0) to (x,y,z), our point satisfies the given equation
if and only if its distance from (1,−2,0) is three. So the set is
the sphere of radius 3 centered on (1,−2,0).
(b)
As in part (a), x2+y2+z2<2x−4y+4
if and only if (x−1)2+(y+2)2+z2<9. Hence our point
satifies the given inequality
if and only if its distance from (1,−2,0) is strictly smaller than three.
The set is the interior of the sphere of radius 3 centered on (1,−2,0).
(a) x=y 는 직선이고 두 점 (0,0) 과 (1,1) 을 지난다. 따라서 원점을 지나고 x 축 및 y 축과 45∘ 의 각을 이루는 직선이다. 아래 왼쪽 그림에 그려져 있다.
(b) x+y=1 은 두 점 (1,0) 과 (0,1) 을 지나는 직선이다. 위 오른쪽 그림에 그려져 있다.
(c) x2+y2 은 (0,0) 에서 (x,y) 까지의 거리의 제곱이다. 따라서 x2+y2=4 는 중심이 (0,0) 이고 반지름이 2인 원이다. 아래 왼쪽 그림에 그려져 있다.
(d) 방정식 x2+y2=2y 는 x2+(y−1)2=1 과 같다. x2+(y−1)2 은 (0,1) 에서 (x,y) 까지의 거리의 제곱이므로, x2+(y−1)2=1 은 중심이 (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<1
이다. x2+(y−1)2 은 (0,1) 에서 (x,y) 까지의 거리의 제곱이므로, x2+(y−1)2<1 은 (0,1) 로부터의 거리가 1 보다 엄밀하게 작은 점들의 집합이다. 즉, 중심이 (0,1) 이고 반지름이 1인 원의 엄밀하게 안쪽에 있는 점들의 집합이다. 이 집합은 아래 그림에서 색칠한 부분(점선으로 그린 원은 포함하지 않음)이다.
원본 교재 풀이(영어)
(a) x=y is a straight line and passes through the points (0,0)
and (1,1). So it is the straight line through the origin that makes an angle 45∘ with the x– and y–axes. It is sketched in the figure on the
left below.
(b) x+y=1 is the straight line through the points (1,0) and
(0,1). It is sketched in the figure on the right above.
(c) x2+y2 is the square of the distance from (0,0) to (x,y).
So x2+y2=4 is the circle with centre (0,0) and radius 2.
It is sketched in the figure on the left below.
(d) The equation x2+y2=2y is equivalent to x2+(y−1)2=1.
As x2+(y−1)2 is the square of the distance from (0,1) to (x,y),
x2+(y−1)2=1 is the circle with centre (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<1
As x2+(y−1)2 is the square of the distance from (0,1) to (x,y),
x2+(y−1)2<1 is the set of points whose distance from (0,1) is
strictly less than 1. That is, it is the set of points strictly inside
the circle with centre (0,1) and radius 1.
That set is the shaded region (not including the dashed circle)
in the sketch below.
(a)
고정된 각 y0 에 대해 z=x,y=y0 은 평면 y=y0 위에 놓인 직선이다. (이 평면은 x축과 z축을 포함하는 평면과 평행하며, 그 평면으로부터의 거리가 y0 이다.) 이 직선은 x=z=0 인 점을 지나고 xy평면과 45∘ 의 각을 이룬다. 이러한 직선(y0=0 인 경우)을 아래 그림에 그렸다.
집합 z=x 는 y0 의 모든 값에 대한 직선 z=x,y=y0 들의 합집합이다. y0 가 변함에 따라 z=x,y=y0 은 y축을 포함하고 xy평면과 45∘ 의 각을 이루는 평면을 훑는다. 다음은 이 평면 중 제1팔분공간에 있는 부분의 그래프이다.
(b)
x+y+z=1 은 세 점 (1,0,0), (0,1,0), (0,0,1) 을 지나는 평면이다. 다음은 이 평면 중 제1팔분공간에 있는 부분의 그래프이다.
(c)
x2+y2+z2 은 (0,0,0) 에서 (x,y,z) 까지의 거리의 제곱이다. 따라서 x2+y2+z2=4 는 (0,0,0) 으로부터의 거리가 2 인 점들의 집합이다. 이것은 중심이 (0,0,0) 이고 반지름이 2인 구이다. 다음은 이 구 중 제1팔분공간에 있는 부분의 그래프이다.
(d)
x2+y2+z2=4, z=1 은, 즉 x2+y2=3, z=1 은, 평면 z=1 과 중심이 (0,0,0) 이고 반지름이 2인 구의 교집합이다. 이것은 평면 z=1 위에 있고 중심이 (0,0,1) 이며 반지름이 3 인 원이다. 이 원 중 제1팔분공간에 있는 부분은 다음 그림에서 굵게 표시된 사분원이다.
(e)
고정된 각 z0 에 대해 x2+y2=4, z=z0 은 평면 z=z0 위에 있고 중심이 (0,0,z0) 이며 반지름이 2 인 원이다. 따라서 x2+y2=4 는 z0 의 모든 가능한 값에 대한 x2+y2=4,z=z0 들의 합집합이다. 이것은 수평인 원들이 수직으로 쌓인 것이며, z축을 중심축으로 하고 반지름이 2 인 원기둥이다. 다음은 이 원기둥 중 제1팔분공간에 있는 부분의 그래프이다.
(f)
고정된 각 z0≥0 에 대해 곡선 z=x2+y2,z=z0 은 평면 z=z0 위에 있고 중심이 (0,0,z0) 이며 반지름이 z0 인 원이다. z=x2+y2 은 z0≥0 의 모든 가능한 값에 대한 z=x2+y2,z=z0 들의 합집합이므로, 수평인 원들이 수직으로 쌓인 것이다. 이 곡면과 yz평면의 교선은 포물선 z=y2 이다. 다음은 이 포물면 중 제1팔분공간에 있는 부분의 그래프이다.
원본 교재 풀이(영어)
(a)
For each fixed y0, z=x,y=y0 is a straight line
that lies in the plane, y=y0 (which is parallel to the plane
containing the x and z axes and is a distance y0 from it).
This line passes through x=z=0 and makes an angle 45∘
with the xy–plane. Such a line (with y0=0) is sketched in the
figure below.
The set z=x is the union of all the lines z=x,y=y0 with all
values of y0. As y0 varies z=x,y=y0 sweeps out the
plane which contains the y–axis and which makes an angle
45∘ with the xy–plane. Here is a sketch of the part of the plane
that is in the first octant.
(b)
x+y+z=1 is the plane through the points (1,0,0), (0,1,0)
and (0,0,1). Here is a sketch of the part of the plane
that is in the first octant.
(c)
x2+y2+z2 is the square of the distance from (0,0,0) to (x,y,z).
So x2+y2+z2=4 is the set of points whose distance from (0,0,0) is
2. It is the sphere with centre (0,0,0) and radius 2.
Here is a sketch of the part of the sphere that is in the first octant.
(d)
x2+y2+z2=4, z=1 or equivalently x2+y2=3, z=1,
is the intersection of the plane z=1 with the sphere of centre
(0,0,0) and radius 2. It is a circle in the plane z=1
that has centre (0,0,1) and radius 3. The part of the circle
in the first octant is the heavy quarter circle in the sketch
(e)
For each fixed z0, x2+y2=4, z=z0 is a circle in the
plane z=z0 with centre (0,0,z0) and radius 2.
So x2+y2=4 is the union of x2+y2=4,z=z0 for all
possible values of z0. It is a vertical stack of horizontal
circles. It is the cylinder of radius 2 centered on the z–axis.
Here is a sketch of the part of the cylinder that is in the first octant.
(f)
For each fixed z0≥0, the curve z=x2+y2,z=z0 is the circle in the plane z=z0 with centre (0,0,z0) and radius z0. As
z=x2+y2 is the union of z=x2+y2,z=z0 for all
possible values of z0≥0, it is a vertical stack of horizontal circles.
The intersection of the surface with the yz–plane is the parabola
z=y2. Here is a sketch of the part of the paraboloid that is in the
first octant.
(a) A 에서 xy 평면까지의 거리를 구하세요.
(b) A 에서 xz 평면까지의 거리를 구하세요.
(c) A 에서 x 축 위의 점 (x,0,0) 까지의 거리를 구하세요.
(d) x 축 위의 점 중 A 에 가장 가까운 점을 구하세요.
(e) A 에서 x 축까지의 거리는 얼마인지 구하세요.
영어 원문 보기
Let A be the point (2,1,3).
(a) Find the distance from A to the xy-plane.
(b) Find the distance from A to the xz-plane.
(c) Find the distance from A to the point (x,0,0) on the x-axis.
(d) Find the point on the x-axis that is closest to A.
(e) What is the distance from A to the x-axis?
답 쓰고 채점
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
정답·풀이 보기
(a) 임의의 점의 z 좌표는 그 점에서 xy 평면까지의 부호 있는 거리이다. 따라서 (2,1,3) 에서 xy 평면까지의 거리는 ∣3∣=3 이다.
(b) 임의의 점의 y 좌표는 그 점에서 xz 평면까지의 부호 있는 거리이다. 따라서 (2,1,3) 에서 xz 평면까지의 거리는 ∣1∣=1 이다.
(c) (2,1,3) 에서 (x,0,0) 까지의 거리는
(2−x)2+(1−0)2+(3−0)2=(x−2)2+10
이다.
(d) (x−2)2≥0 이므로 거리 (x−2)2+10 은 x=2 일 때 최소이다. 다른 방법으로,
dxd(x−2)2+10=(x−2)2+10x−2=0⟺x=2
이다. 따라서 x 축 위의 점 중 A 에 가장 가까운 점은 (2,0,0) 이다.
(e) (2,0,0) 이 x 축 위의 점 중 (2,1,3) 에 가장 가까운 점이므로, A 에서 x 축까지의 거리는
(2−2)2+(1−0)2+(3−0)2=12+32=10
이다.
원본 교재 풀이(영어)
(a) The z coordinate of any point is the signed distance from the point to the
xy-plane. So the distance from (2,1,3) to the xy-plane is ∣3∣=3.
(b) The y coordinate of any point is the signed distance from the point to the
xz-plane. So the distance from (2,1,3) to the xz-plane is ∣1∣=1.
(c) The distance from (2,1,3) to (x,0,0) is
(2−x)2+(1−0)2+(3−0)2=(x−2)2+10
(d) Since (x−2)2≥0, the distance (x−2)2+10 is minimized when
x=2. Alternatively,
dxd(x−2)2+10=(x−2)2+10x−2=0⟺x=2
So the point on the x-axis that is closest to A is (2,0,0).
(e) As (2,0,0) is the point on the x-axis that is nearest (2,1,3),
the distance from A to the x-axis is