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\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
2.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
3.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
4.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