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

6문제 · 1 / 1쪽

1.OpenStax 3권 · 3장 복습 · 2번대학 수준우리말 번역

단원 복습 문제

참 또는 거짓? 증명 또는 반례로 답을 뒷받침하세요.

ddt[u(t) × u(t)]=2u′(t) × u(t)\frac{d}{dt}[\text{u}(t)\,\times \,\text{u}(t)]=2{\text{u}}^{'}(t)\,\times \,\text{u}(t)

영어 원문 보기

Chapter Review Exercises

True or False? Justify your answer with a proof or a counterexample.

ddt[u(t) × u(t)]=2u′(t) × u(t)\frac{d}{dt}[\text{u}(t)\,\times \,\text{u}(t)]=2{\text{u}}^{'}(t)\,\times \,\text{u}(t)

정답·풀이 보기

거짓이다, ddt[u(t) × u(t)]=0\frac{d}{dt}[\text{u}(t)\,\times \,\text{u}(t)]=0

원본 교재 풀이(영어)

False, ddt[u(t) × u(t)]=0\frac{d}{dt}[\text{u}(t)\,\times \,\text{u}(t)]=0

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 3장 복습 · 6번
# 벡터함수의 미분과 적분개념 확인자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
2.APEX · 11.2절 · 1번대학 수준우리말 번역

벡터함수의 극한, 도함수, 적분은 모두 _____별로 계산한다.

영어 원문 보기

Limits, derivatives and integrals of vector–valued functions are all evaluated _____–wise.

정답·풀이 보기

성분

원본 교재 풀이(영어)

component

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 1.1절 · 23번
# 벡터함수의 미분과 적분개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
3.APEX · 11.2절 · 2번대학 수준우리말 번역

변화율 함수의 정적분은 _____을(를) 나타낸다.

영어 원문 보기

The definite integral of a rate of change function gives _____.

정답·풀이 보기

변위

원본 교재 풀이(영어)

displacement

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 1.1절 · 22번
# 벡터함수의 미분과 적분개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
4.APEX · 11.2절 · 3번대학 수준우리말 번역

일반적으로 r⃗(t)\vec r(t) 와 r⃗ ′(t)\vec r\,'(t) 의 그래프를 같은 좌표축에 함께 그리는 것이 유용하지 않은 이유는 무엇입니까?

영어 원문 보기

Why is it generally not useful to graph both r⃗(t)\vec r(t) and r⃗ ′(t)\vec r\,'(t) on the same axes?

정답·풀이 보기

r⃗(t)\vec r(t) 의 그래프와 r⃗ ′(t)\vec r\,'(t) 의 그래프에서 서로 대응하는 점을 찾아내기 어렵기 때문이다.

원본 교재 풀이(영어)

It is difficult to identify the points on the graphs of r⃗(t)\vec r(t) and r⃗ ′(t)\vec r\,'(t) that correspond to each other.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 1.1절 · 21번
# 벡터함수의 미분과 적분개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
5.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
6.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