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

7문제 · 1 / 1쪽

1.OpenStax 3권 · 2.1절 · 46번대학 수준우리말 번역

야구 선수가 수평 방향과 30∘30^\circ 의 각을 이루도록 야구공을 던집니다. 공의 처음 속력이 100100 mph 일 때, 야구공의 처음 속도 벡터의 수평 성분과 수직 성분을 구하세요. (반올림하여 소수 둘째 자리까지 나타내세요.)

영어 원문 보기

A baseball player throws a baseball at an angle of 30∘30^\circ with the horizontal. If the initial speed of the ball is 100100 mph, find the horizontal and vertical components of the initial velocity vector of the baseball. (Round to two decimal places.)

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 2.1절 · 27번
# 벡터의 연산활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
2.OpenStax 3권 · 2장 복습 · 10번대학 수준우리말 번역

다음 문제에서 주어진 도형의 넓이 또는 부피를 구하세요.

벡터 a=⟨1,13⟩ 그리고 b=⟨3,21⟩\text{a}=\langle 1,13\rangle \,\text{그리고}\,\text{b}=\langle 3,21\rangle 이 이루는 평행사변형

영어 원문 보기

For the following exercises, find the area or volume of the given shapes.

The parallelogram spanned by vectors a=⟨1,13⟩ and b=⟨3,21⟩\text{a}=\langle 1,13\rangle \,\text{and}\,\text{b}=\langle 3,21\rangle

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 1.2절 · 34번
# 벡터의 연산활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
3.OpenStax 3권 · 2장 복습 · 11번대학 수준우리말 번역

다음 문제에서 주어진 도형의 넓이 또는 부피를 구하세요.

a=⟨1,4,1⟩ 와 b=⟨3,6,2⟩\text{a}=\langle 1,4,1\rangle \,\text{와}\,\text{b}=\langle 3,6,2\rangle , 그리고 c=⟨−2,1,−5⟩\text{c}=\langle -2,1,-5\rangle 로 만들어지는 평행육면체

영어 원문 보기

For the following exercises, find the area or volume of the given shapes.

The parallelepiped formed by a=⟨1,4,1⟩ and b=⟨3,6,2⟩,\text{a}=\langle 1,4,1\rangle \,\text{and}\,\text{b}=\langle 3,6,2\rangle , and c=⟨−2,1,−5⟩\text{c}=\langle -2,1,-5\rangle

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# 벡터의 연산활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
4.OpenStax 3권 · 2장 복습 · 24번대학 수준우리말 번역

비행기가 북쪽에서 동쪽으로 52° 방향으로 속력 450 mph로 날고 있습니다. 강한 바람이 북쪽에서 동쪽으로 33° 방위로 속력 50 mph로 불고 있습니다. 비행기의 합성 대지 속력과 방위를 구하세요.

영어 원문 보기

An airplane is flying in the direction of 52° east of north with a speed of 450 mph. A strong wind has a bearing 33° east of north with a speed of 50 mph. What is the resultant ground speed and bearing of the airplane?

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 1.2절 · 25번
# 벡터의 연산활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
5.APEX · 10.2절 · 27번대학 수준우리말 번역

R2\mathbb{R}^2 의 제2사분면에 있고 yy축과 30∘30^\circ 의 각을 이루는 단위벡터를 구하세요.

영어 원문 보기

Find the unit vector in the second quadrant of R2\mathbb{R}^2 that makes a 30∘30^\circ angle with the yy-axis.

정답·풀이 보기

u⃗=⟨cos⁡120∘,sin⁡120∘⟩=⟨−1/2,3/2⟩\vec u = \left\langle \cos 120^\circ,\sin 120^\circ\right\rangle = \left\langle -1/2,\sqrt{3}/2\right\rangle .

원본 교재 풀이(영어)

u⃗=⟨cos⁡120∘,sin⁡120∘⟩=⟨−1/2,3/2⟩\vec u = \left\langle \cos 120^\circ,\sin 120^\circ\right\rangle = \left\langle -1/2,\sqrt{3}/2\right\rangle .

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 10.2절 · 21번
# 벡터의 연산활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
6.CLP-3 · 1.2절 · 19번대학 수준우리말 번역

다음과 같이 정의된 평면 WW 를 생각하세요.

W : −x+3y+3z=6,W\ :\ -x + 3y + 3z = 6,\qquad

WW 위에서 0≤x≤30 \le x \le 3, 0≤y≤20 \le y \le 2 로 정의되는 평행사변형의 넓이를 구하세요.

영어 원문 보기

Consider the plane WW, defined by:

W : −x+3y+3z=6,W\ :\ -x + 3y + 3z = 6,\qquad

Find the area of the parallelogram on WW defined by 0≤x≤30 \le x \le 3, 0≤y≤20 \le y \le 2.

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정답·풀이 보기

다음에 유의한다.

  • WW 위의 점 중 x=0x=0, y=0y=0 인 점은 −0+3(0)+3z=6-0+3(0)+3z=6 을 만족시키므로 z=2z=2 이다.
  • WW 위의 점 중 x=0x=0, y=2y=2 인 점은 −0+3(2)+3z=6-0+3(2)+3z=6 을 만족시키므로 z=0z=0 이다.
  • WW 위의 점 중 x=3x=3, y=0y=0 인 점은 −3+3(0)+3z=6-3+3(0)+3z=6 을 만족시키므로 z=3z=3 이다.
  • WW 위의 점 중 x=3x=3, y=2y=2 인 점은 −3+3(2)+3z=6-3+3(2)+3z=6 을 만족시키므로 z=1z=1 이다.

따라서 평행사변형의 네 꼭짓점은 (0,0,2)(0,0,2), (0,2,0)(0,2,0), (3,0,3)(3,0,3), (3,2,1)(3,2,1) 이다. 벡터

d1=<0−0 , 2−0 , 0−2>=<0 , 2 , −2>d2=<3−0 , 0−0 , 3−2>=<3 , 0 , 1>\begin{aligned} \mathbf{d}_1&=\left< 0-0 \,,\, 2-0 \,,\, 0-2 \right> = \left< 0 \,,\, 2 \,,\, -2\right> \\ \mathbf{d}_2&=\left< 3-0 \,,\, 0-0 \,,\, 3-2 \right> = \left< 3 \,,\, 0 \,,\, 1\right> \end{aligned}

는 평행사변형의 두 변을 이룬다. 따라서 평행사변형의 넓이는

∣d1×d2∣=∣det⁡[ı^ȷ^k^02−2301]∣=∣2 ı^−6 ȷ^−6k^∣=76=219\begin{aligned} \big|\mathbf{d}_1\times\mathbf{d}_2\big| =\left|\det\left[\begin{matrix} \hat{\boldsymbol{\imath}} & \hat{\boldsymbol{\jmath}} & \hat{\mathbf{k}} \\ 0 & 2 & -2 \\ 3 & 0 & 1 \end{matrix}\right]\right| =\left| 2\,\hat{\boldsymbol{\imath}} - 6\,\hat{\boldsymbol{\jmath}} -6\hat{\mathbf{k}} \right| =\sqrt{76} =2\sqrt{19} \end{aligned}

이다.

원본 교재 풀이(영어)

Note that

  • the point on WW with x=0x=0, y=0y=0 obeys −0+3(0)+3z=6-0+3(0)+3z=6 and so has z=2z=2
  • the point on WW with x=0x=0, y=2y=2 obeys −0+3(2)+3z=6-0+3(2)+3z=6 and so has z=0z=0
  • the point on WW with x=3x=3, y=0y=0 obeys −3+3(0)+3z=6-3+3(0)+3z=6 and so has z=3z=3
  • the point on WW with x=3x=3, y=2y=2 obeys −3+3(2)+3z=6-3+3(2)+3z=6 and so has z=1z=1

So the four corners of the parallelogram are (0,0,2)(0,0,2), (0,2,0)(0,2,0), (3,0,3)(3,0,3) and (3,2,1)(3,2,1). The vectors

d1=<0−0 , 2−0 , 0−2>=<0 , 2 , −2>d2=<3−0 , 0−0 , 3−2>=<3 , 0 , 1>\begin{aligned} \mathbf{d}_1&=\left< 0-0 \,,\, 2-0 \,,\, 0-2 \right> = \left< 0 \,,\, 2 \,,\, -2\right> \\ \mathbf{d}_2&=\left< 3-0 \,,\, 0-0 \,,\, 3-2 \right> = \left< 3 \,,\, 0 \,,\, 1\right> \end{aligned}

form two sides of the paralleogram. So the area of the parallelogram is

∣d1×d2∣=∣det⁡[ı^ȷ^k^02−2301]∣=∣2 ı^−6 ȷ^−6k^∣=76=219\begin{aligned} \big|\mathbf{d}_1\times\mathbf{d}_2\big| =\left|\det\left[\begin{matrix} \hat{\boldsymbol{\imath}} & \hat{\boldsymbol{\jmath}} & \hat{\mathbf{k}} \\ 0 & 2 & -2 \\ 3 & 0 & 1 \end{matrix}\right]\right| =\left| 2\,\hat{\boldsymbol{\imath}} - 6\,\hat{\boldsymbol{\jmath}} -6\hat{\mathbf{k}} \right| =\sqrt{76} =2\sqrt{19} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 2장 복습 · 15번
# 벡터의 연산활용보통자동 분류
7.CLP-3 · 1.2절 · 34번대학 수준우리말 번역

2차원 세계에서 마찰 없이 언덕 y=h(x)y=h(x) 위를 미끄러져 내려가는 스키 선수를 생각하세요. 스키 선수에게는 두 힘이 작용합니다. 하나는 중력입니다. 다른 하나는 언덕에 수직으로 작용합니다. 이 두 번째 힘은 스키 선수가 언덕 속으로 파고들지 않도록 크기가 저절로 조절됩니다. 스키 선수가 y0=h(x0)y_0=h(x_0) 인 어떤 점 (x0,y0)(x_0,y_0) 에서 공중으로 떠올랐다고 합시다. 이때 스키 선수의 속력은 얼마였는지 구하세요.

영어 원문 보기

Consider a skier who is sliding without friction on the hill y=h(x)y=h(x) in a two dimensional world. The skier is subject to two forces. One is gravity. The other acts perpendicularly to the hill. The second force automatically adjusts its magnitude so as to prevent the skier from burrowing into the hill. Suppose that the skier became airborne at some (x0,y0)(x_0,y_0) with y0=h(x0)y_0=h(x_0). How fast was the skier going?

정답·풀이 보기

시각 tt 에서 스키 선수의 위치를 (x(t),y(t))\big(x(t),y(t)\big) 로 나타내자. 스키 선수가 언덕 표면 위에 있는 동안

y(t)=h(x(t))  ⟹  y′(t)=h′(x(t)) x′(t)  ⟹  y′′(t)=h′′(x(t)) x′(t)2+h′(x(t)) x′′(t)\begin{aligned} y(t)&=h\big(x(t)\big) \\ \implies y'(t)&=h'\big(x(t)\big)\,x'(t) \\ \implies y''(t)&=h''\big(x(t)\big)\, x'(t)^2+h'\big(x(t)\big)\,x''(t) \end{aligned}

따라서 스키 선수의 속도 벡터와 가속도 벡터는 다음과 같다.

v(t)=<1,h′(x(t))>x′(t)a(t)=<1,h′(x(t))>x′′(t)+<0,h′′(x(t))>x′(t)2\begin{aligned} \mathbf{v}(t)&=\left< 1,h'\big(x(t)\big)\right> x'(t) \\ \mathbf{a}(t)&=\left< 1,h'\big(x(t)\big)\right> x''(t) +\left< 0,h''\big(x(t)\big)\right> x'(t)^2 \end{aligned}

스키 선수에게는 두 힘이 작용한다. 하나는 중력이다. 다른 하나는 언덕에 수직으로 작용하며, 스키 선수가 언덕 표면 위에 머물도록 하는 크기를 가진다. 스키 선수가 언덕 표면 위에 있는 동안에는 속도 벡터가 언덕에 접하므로, 이 속도 벡터로부터 (x(t),y(t))\big(x(t),y(t)\big) 에서 언덕에 수직인 벡터 하나가 n(t)=<−h′(x(t)),1>\mathbf{n}(t)=\left<-h'\big(x(t)\big),1\right> 임을 알 수 있다. 이 벡터는 단위벡터가 아니지만 상관없다. 뉴턴의 운동 법칙에 의해

ma=−mg ȷ^+p(t) n(t)m\mathbf{a}=-mg\,\hat{\boldsymbol{\jmath}}+p(t)\,\mathbf{n}(t)

이다. 여기서 p(t)p(t) 는 어떤 함수이다. 이 등식의 양변에 n(t)\mathbf{n}(t) 를 내적한다.

ma(t)⋅n(t)=−mgȷ^⋅n(t)+p(t)∣n(t)∣2m\mathbf{a}(t)\cdot\mathbf{n}(t)=-mg\hat{\boldsymbol{\jmath}}\cdot\mathbf{n}(t)+p(t)|\mathbf{n}(t)|^2

대입하면

mh′′(x(t)) x′(t)2=−mg+p(t)[1+h′(x(t))2]  ⟹  p(t)[1+h′(x(t))2]=m(g+h′′(x(t)) x′(t)2)\begin{aligned} mh''\big(x(t)\big)\,x'(t)^2&=-mg+p(t)\left[1+h'\big(x(t)\big)^2\right] \\ \implies p(t)\left[1+h'\big(x(t)\big)^2\right] &=m\Big(g+h''\big(x(t)\big)\,x'(t)^2\Big) \end{aligned}

이다. p(t)≥0p(t)\ge 0 인 동안에는 언덕이 스키 선수를 표면 위에 머물게 하려고 위로 밀고 있다. p(t)p(t) 가 음수가 되면 언덕이 스키 선수를 표면에 붙잡아 두기 위해 잡아당겨야 한다. 그러나 언덕은 잡아당길 수 없으므로 스키 선수는 대신 공중으로 떠오른다. 이는

g+h′′(x(t))x′(t)2=0g+h''\big(x(t)\big)x'(t)^2=0

일 때 일어난다. 즉 x′(t)=−g/h′′(x(t))x'(t)=\sqrt{-g/h''\big(x(t)\big)} 일 때이다. 이때 x(t)=x0x(t)=x_0, y(t)=y0y(t)=y_0 이고 스키 선수의 속력은

x′(t)2+y′(t)2=1+h′(x0)2−g/h′′(x0)\sqrt{x'(t)^2+y'(t)^2} =\sqrt{1+h'\big(x_0\big)^2}\sqrt{-g/h''\big(x_0\big)}

이다.

원본 교재 풀이(영어)

Denote by (x(t),y(t))\big(x(t),y(t)\big) the position of the skier at time tt. As long as the skier remains on the surface of the hill

y(t)=h(x(t))  ⟹  y′(t)=h′(x(t)) x′(t)  ⟹  y′′(t)=h′′(x(t)) x′(t)2+h′(x(t)) x′′(t)\begin{aligned} y(t)&=h\big(x(t)\big) \\ \implies y'(t)&=h'\big(x(t)\big)\,x'(t) \\ \implies y''(t)&=h''\big(x(t)\big)\, x'(t)^2+h'\big(x(t)\big)\,x''(t) \end{aligned}

So the velocity and acceleration vectors of the skier are

v(t)=<1,h′(x(t))>x′(t)a(t)=<1,h′(x(t))>x′′(t)+<0,h′′(x(t))>x′(t)2\begin{aligned} \mathbf{v}(t)&=\left< 1,h'\big(x(t)\big)\right> x'(t) \\ \mathbf{a}(t)&=\left< 1,h'\big(x(t)\big)\right> x''(t) +\left< 0,h''\big(x(t)\big)\right> x'(t)^2 \end{aligned}

The skier is subject to two forces. One is gravity. The other acts perpendicularly to the hill and has a magnitude such that the skier remains on the surface of the hill. From the velocity vector of the skier (which remain tangential to the hill as long as the skier remains of the surface of the hill),we see that one vector normal to the hill at (x(t),y(t))\big(x(t),y(t)\big) is n(t)=<−h′(x(t)),1>\mathbf{n}(t)=\left<-h'\big(x(t)\big),1\right> This vector is not a unit vector, but that's ok. By Newton's law of motion

ma=−mg ȷ^+p(t) n(t)m\mathbf{a}=-mg\,\hat{\boldsymbol{\jmath}}+p(t)\,\mathbf{n}(t)

for some function p(t)p(t). Dot both sides of this equation with n(t)\mathbf{n}(t).

ma(t)⋅n(t)=−mgȷ^⋅n(t)+p(t)∣n(t)∣2m\mathbf{a}(t)\cdot\mathbf{n}(t)=-mg\hat{\boldsymbol{\jmath}}\cdot\mathbf{n}(t)+p(t)|\mathbf{n}(t)|^2

Substituting in

mh′′(x(t)) x′(t)2=−mg+p(t)[1+h′(x(t))2]  ⟹  p(t)[1+h′(x(t))2]=m(g+h′′(x(t)) x′(t)2)\begin{aligned} mh''\big(x(t)\big)\,x'(t)^2&=-mg+p(t)\left[1+h'\big(x(t)\big)^2\right] \\ \implies p(t)\left[1+h'\big(x(t)\big)^2\right] &=m\Big(g+h''\big(x(t)\big)\,x'(t)^2\Big) \end{aligned}

As long as p(t)≥0p(t)\ge 0, the hill is pushing up in order to keep the skier on the surface. When p(t)p(t) becomes negative, the hill has to pull on the skier in order to keep her on the surface. But the hill can't pull, so the skier becomes airborne instead. This happens when

g+h′′(x(t))x′(t)2=0g+h''\big(x(t)\big)x'(t)^2=0

That is when x′(t)=−g/h′′(x(t))x'(t)=\sqrt{-g/h''\big(x(t)\big)}. At this time x(t)=x0x(t)=x_0, y(t)=y0y(t)=y_0 and the speed of the skier is

x′(t)2+y′(t)2=1+h′(x0)2−g/h′′(x0)\sqrt{x'(t)^2+y'(t)^2} =\sqrt{1+h'\big(x_0\big)^2}\sqrt{-g/h''\big(x_0\big)}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-3 · 1.2절 · 35번
# 벡터의 연산활용도전자동 분류