유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.
18문제 · 1 / 1쪽
1.OpenStax 3권 · 2.1절 · 15번대학 수준우리말 번역
다음 연습문제에서는 주어진 벡터 a 와 b 를 사용하세요.
a. 벡터의 합 a+b 를 구하고, 성분 형태와 표준 단위벡터를 사용한 형태로 각각 나타내세요.
b. 벡터의 차 a−b 를 구하고, 성분 형태와 표준 단위벡터를 사용한 형태로 각각 나타내세요.
c. 벡터 a,b,a+b 와, 각각 벡터 a,b,a−b 가 삼각부등식을 만족시킴을 확인하세요.
d. 벡터 2a,−b,2a−b 를 구하세요. 이 벡터들을 성분 형태와 표준 단위벡터를 사용한 형태로 각각 나타내세요.
a=2i+j,b=i+3j
영어 원문 보기
For the following exercises, use the given vectors a and b.
a. Determine the vector sum a+b and express it in both the component form and by using the standard unit vectors.
b. Find the vector difference a−b and express it in both the component form and by using the standard unit vectors.
c. Verify that the vectors a,b, and a+b, and, respectively, a,b, and a−b satisfy the triangle inequality.
d. Determine the vectors 2a,−b, and 2a−b. Express the vectors in both the component form and by using standard unit vectors.
a=2i+j,b=i+3j
정답·풀이 보기
a. a+b=3i+4j,a+b=⟨3,4⟩; b. a−b=i−2j,a−b=⟨1,−2⟩; c. 답은 다양하다; d. 2a=4i+2j,2a=⟨4,2⟩,−b=−i−3j,−b=⟨−1,−3⟩,2a−b=3i−j,2a−b=⟨3,−1⟩
원본 교재 풀이(영어)
a. a+b=3i+4j,a+b=⟨3,4⟩; b. a−b=i−2j,a−b=⟨1,−2⟩; c. Answers will vary; d. 2a=4i+2j,2a=⟨4,2⟩,−b=−i−3j,−b=⟨−1,−3⟩,2a−b=3i−j,2a−b=⟨3,−1⟩
a. 벡터의 합 a+b 를 구하고, 성분 형태와 표준 단위벡터를 사용한 형태로 각각 나타내세요.
b. 벡터의 차 a−b 를 구하고, 성분 형태와 표준 단위벡터를 사용한 형태로 각각 나타내세요.
c. 벡터 a,b,a+b 와, 각각 벡터 a,b,a−b 가 삼각부등식을 만족시킴을 확인하세요.
d. 벡터 2a,−b,2a−b 를 구하세요. 벡터를 성분 형태와 표준 단위벡터를 사용한 형태로 각각 나타내세요.
a=2i,b=−2i+2j
영어 원문 보기
For the following exercises, use the given vectors a and b.
a. Determine the vector sum a+b and express it in both the component form and by using the standard unit vectors.
b. Find the vector difference a−b and express it in both the component form and by using the standard unit vectors.
c. Verify that the vectors a,b, and a+b, and, respectively, a,b, and a−b satisfy the triangle inequality.
d. Determine the vectors 2a,−b, and 2a−b. Express the vectors in both the component form and by using standard unit vectors.
실수 t 에 따라 성분이 달라지는 벡터 a(t)=⟨cost,sint⟩ 를 생각하자. 수 t 가 변함에 따라, a(t) 의 성분도 그것을 정의하는 함수에 따라 변한다.
a. 벡터 a(0) 과 a(π) 를 성분으로 나타내세요.
b. 벡터 a(t) 의 크기 ∥a(t)∥ 가 모든 실수 t 에 대해 일정함을 보이세요.
c. t 가 변함에 따라 벡터 a(t) 의 종점이 원점을 중심으로 하고 반지름이 1 인 원을 그림을 보이세요.
영어 원문 보기
Consider the vector a(t)=⟨cost,sint⟩ with components that depend on a real number t. As the number t varies, the components of a(t) change as well, depending on the functions that define them.
a. Write the vectors a(0) and a(π) in component form.
b. Show that the magnitude ∥a(t)∥ of vector a(t) remains constant for any real number t.
c. As t varies, show that the terminal point of vector a(t) describes a circle centered at the origin of radius 1.
정답·풀이 보기
a. a(0)=⟨1,0⟩,a(π)=⟨−1,0⟩; b. 답은 다양할 수 있다; c. 답은 다양할 수 있다
원본 교재 풀이(영어)
a. a(0)=⟨1,0⟩,a(π)=⟨−1,0⟩; b. Answers may vary; c. Answers may vary
실수 x∈[−1,1] 에 따라 성분이 달라지는 벡터 a(x)=⟨x,1−x2⟩ 를 생각하자. 수 x 가 변함에 따라*,* a(x) 의 성분도 그것을 정의하는 함수에 따라 변한다.
a. 벡터 a(0) 과 a(1) 을 성분으로 나타내세요.
b. 벡터 a(x) 의 크기 ∥a(x)∥ 가 모든 실수 x 에 대해 일정함을 보이세요.
c. x 가 변함에 따라, a(x) 가 표준 위치에 있다면 그 종점이 반원을 그림을 보이세요. 왜 반원일 뿐인지 설명하세요.
영어 원문 보기
Consider vector a(x)=⟨x,1−x2⟩ with components that depend on a real number x∈[−1,1]. As the number x varies*,* the components of a(x) change as well, depending on the functions that define them.
a. Write the vectors a(0) and a(1) in component form.
b. Show that the magnitude ∥a(x)∥ of vector a(x) remains constant for any real number x
c. As x varies, show that if a(x) is in standard position, then its terminal point describes a semicircle. Why is it only a semicircle?
같은 실수의 집합 D 에서 정의된 두 함수 f 와 g 를 생각하세요. a=⟨x,f(x)⟩ 와 b=⟨x,g(x)⟩ 를 두 함수의 그래프를 나타내는 벡터라 하세요. 단, x∈D. 두 함수 f 와 g 의 그래프가 만나지 않으면 벡터 a 와 b 는 같지 않음을 보이세요.
영어 원문 보기
Consider f and g two functions defined on the same set of real numbers D. Let a=⟨x,f(x)⟩ and b=⟨x,g(x)⟩ be two vectors that describe the graphs of the functions, where x∈D. Show that if the graphs of the functions f and g do not intersect, then the vectors a and b are not equivalent.
정답·풀이 보기
a=⟨x,f(x)⟩ 와 b=⟨x,g(x)⟩ 의 성분이 서로 같지 않으므로 두 벡터는 같지 않다.
원본 교재 풀이(영어)
The components of a=⟨x,f(x)⟩ and b=⟨x,g(x)⟩ are not equal, so the vectors are not equivalent.
Show that the volume of the parallelepiped determined by the
vectors a,b and c is
∣a⋅(b×c)∣
정답·풀이 보기
평행육면체의 부피는 밑면의 넓이와 높이의 곱이다. 밑면을 벡터 b 와 c 로 정해지는 평행사변형으로 잡을 수 있다. 이 밑면의 넓이는 ∣b×c∣ 이다. 벡터 b×c 는 밑면에 수직이다.
a 와 밑면에 수직인 벡터 b×c 가 이루는 각을 θ 라 하자.
평행육면체의 높이는 ∣a∣∣cosθ∣ 이다. 따라서
volume=∣a∣∣cosθ∣∣b×c∣=∣a⋅(b×c)∣
원본 교재 풀이(영어)
The volume of a parallelepiped is the area of its
base time its height. We can choose the base to be the parallelogram
determined by the vectors b and c. It has area ∣b×c∣.
The vector b×c is perpendicular to the base.
Denote by
θ the angle between a and the perpendicular b×c.
The height of the parallelepiped is ∣a∣∣cosθ∣. So
다음 명제를 생각하세요: "a=0 이고 a⋅b=a⋅c 이면 b=c 이다."
이 명제가 참이면 증명하세요. 거짓이면 반례를 드세요.
영어 원문 보기
Consider the following statement: “If a=0
and if a⋅b=a⋅c then b=c.”
If the statment is true, prove it. If the statement is false, give a
counterexample.
정답·풀이 보기
이 명제는 거짓이다. 두 수 a⋅b, a⋅c 가 같을 필요충분조건은 a⋅(b−c)=0 이다. 이는 다시 a 가 b−c 와 수직인 것과 필요충분조건이다(0 은 모든 벡터와 수직이라는 약속에 따른다). 예를 들어 a=⟨1,0,0⟩, b=⟨0,1,0⟩,c=⟨0,0,1⟩ 이면 b−c=⟨0,1,−1⟩ 은 a 와 수직이므로 a⋅b=a⋅c 이다.
원본 교재 풀이(영어)
This statement is false. The two numbers
a⋅b, a⋅c are equal if and only if
a⋅(b−c)=0. This in turn is the case if and only
if a is perpendicular to b−c (under the convention that
0 is perpendicular to all vectors). For example,
if a=⟨1,0,0⟩, b=⟨0,1,0⟩,c=⟨0,0,1⟩, then b−c=⟨0,1,−1⟩ is perpendicular to a so that
a⋅b=a⋅c.
다음 명제를 생각하세요. "벡터 a×(b×c) 는 어떤 실수 α 와 β 에 대해 αb+βc 의 꼴이다." 이 명제가 참이면 증명하세요. 거짓이면 반례를 드세요.
영어 원문 보기
Consider the following statement: “The vector a×(b×c)
is of the form αb+βc for some real numbers α and β.”
If the statement is true, prove it. If the statement is false, give a
counterexample.
정답·풀이 보기
이 명제는 참이다. b 와 c 가 평행한 경우에는 b×c=0 이므로 a×(b×c)=0=0b+0c 이다. 따라서 b 와 c 가 평행하지 않다고 가정해도 된다. 그러면 α 와 β 가 R 전체를 움직일 때, 벡터 αb+βc 는 원점과 벡터 b, c 를 포함하는 평면 위를 움직인다. 이 평면을 P 라 하자. d=b×c 는 영벡터가 아니고 b 와 c 모두에 수직이므로, P 는 원점을 포함하고 d 에 수직인 평면이다. a×(b×c)=a×d 는 언제나 d 에 수직이므로 P 위에 놓인다.
원본 교재 풀이(영어)
This statement is true. In the event that b and
c are parallel, b×c=0 so that
a×(b×c)=0=0b+0c, so we may assume
that b and c are not parallel. Then as α and β run
over R, the vector αb+βc runs over the plane that
contains the origin and the vectors b and c. Call this plane
P. Because
d=b×c is nonzero and perpendicular to both
b and c, P is the plane that contains the origin
and is perpendicular to d. As a×(b×c)=a×d is always perpendicular to d, it lies in P.
벡터를 이용하여 삼각형의 두 변의 중점을 잇는 선분이 나머지 한 변과 평행하고 그 길이가 나머지 한 변의 길이의 절반임을 증명하세요.
영어 원문 보기
Use vectors to prove that the line joining the midpoints of two sides
of a triangle is parallel to the third side and half its length.
정답·풀이 보기
삼각형의 꼭짓점을 A, B, C 라 하고, C 는 두 변이 만나는 꼭짓점이라 하자. 좌표계는 언제든지 C 가 원점에 오도록 잡을 수 있다. C 에서 A 로 향하는 벡터를 a, C 에서 B 로 향하는 벡터를 b 라 하자.
그러면 C 에서 C 와 A 를 잇는 변의 중점으로 향하는 벡터는
21a 이고,
C 에서 C 와 B 를 잇는 변의 중점으로 향하는 벡터는
21b 이므로,
두 중점을 잇는 벡터는 21b−21a 이다.
A 에서 B 로 향하는 벡터는 b−a=2[21b−21a] 이므로, 두 중점을 잇는 선분은 나머지 한 변과 평행하고 그 길이는 나머지 한 변의 길이의 절반이다.
원본 교재 풀이(영어)
Call the vertices of the triangle A, B and C with C being the
vertex that joins the two sides. We can always
choose our coordinate system so that C is at the origin.
Let a be the vector from C to A
and b be the vector from C to B.
Then the vector from C to the midpoint of the side from C to A is
21a and
the vector from C to the midpoint of the side from C to B is
21b so that
the vector joining the two midpoints is 21b−21a.
As the vector from A to B is b−a=2[21b−21a],
the line joining the midpoints is indeed parallel to the third side
and half its length.
단위 질량의 입자 P 의 시각 t 에서의 공간상 위치가 r(t) 일 때, 이 입자의 각운동량은 L(t)=r(t)×r′(t) 이다.
어떤 스칼라 함수 ρ 에 대해 r′′(t)=ρ(t)r(t) 이면, L 이 상수, 즉 시간에 따라 변하지 않음을 보이세요. 여기서 ′ 은 dtd 를 뜻한다.
영어 원문 보기
A particle P of unit mass whose position in space at time
t is r(t) has angular momentum L(t)=r(t)×r′(t).
If r′′(t)=ρ(t)r(t) for a scalar function ρ, show that
L is constant, i.e. does not change with time. Here ′ denotes
dtd.
Show that the diagonals of a parallelogram bisect each other.
정답·풀이 보기
벡터 a 와 b 로 결정되는 평행사변형의 꼭짓점은 0,a,b, a+b 이다.
t 가 0 에서 1 까지 변할 때, t(a+b) 는 0 에서 a+b 까지의 대각선을 지난다.
s 가 0 에서 1 까지 변할 때, a+s(b−a) 는 a 에서 b 까지의 대각선을 지난다. 이 두 직선은 s 와 t 가 다음을 만족할 때 만난다.
t(a+b)=a+s(b−a)
즉
(t+s−1)a=(s−t)b
a 와 b 가 평행하지 않다고 가정하면(즉 평행사변형이 선분으로 퇴화하지 않았다면), 이는 t+s−1=0 이고 s−t=0 일 때에만 성립한다. 즉 s=t=21 이다. 따라서 두 직선은 각각의 중점에서 만난다.
원본 교재 풀이(영어)
The parallelogram determined by the vectors a and b
has vertices 0,a,b and a+b.
As t varies from 0 to 1, t(a+b) traverses the
diagonal from 0 to a+b.
As s varies from 0 to 1, a+s(b−a) traverses the
diagonal from a to b. These two straight lines meet
when s and t are such that
t(a+b)=a+s(b−a)
or
(t+s−1)a=(s−t)b
Assuming that a and b are not parallel (i.e. the parallelogram
has not degenerated to a line segment), this is the case only
when t+s−1=0 and s−t=0. That is, s=t=21. So the two lines
meet at their midpoints.
한 모서리의 길이가 s 인 정육면체를 생각하세요. 정육면체 아래쪽의 네 꼭짓점을 차례로 A,B,C,D 라 하고, 위쪽의 대응하는 네 꼭짓점을 A′,B′,C′,D′ 이라 하세요.
(a) 사면체 A′C′BD 의 모든 모서리의 길이가 같음을 보이세요.
(b) E 를 정육면체의 중심이라 할 때, EA 와 EC 가 이루는 각을 구하세요.
영어 원문 보기
Consider a cube such that each side has length s. Name,
in order, the four vertices on the bottom of the cube A,B,C,D and the
corresponding four vertices on the top of the cube A′,B′,C′,D′.
(a) Show that all edges of the tetrahedron A′C′BD have the same length.
(b) Let E be the center of the cube. Find the angle between EA and EC.
정답·풀이 보기
좌표축을 A=(0,0,0), B=(s,0,0),
C=(s,s,0), D=(0,s,0) 이고 A′=(0,0,s), B′=(s,0,s),
C′=(s,s,s), D′=(0,s,s) 가 되도록 잡을 수 있다.
(b) E=21(s,s,s) so that EA=⟨0,0,0⟩−21⟨s,s,s⟩=−21⟨s,s,s⟩ and
EC=⟨s,s,0⟩−21⟨s,s,s⟩=21⟨s,s,−s⟩.
cosθ=∣⟨s,s,s⟩∣∣⟨s,s,−s⟩∣−⟨s,s,s⟩⋅⟨s,s,−s⟩=3s2−s2=−31⟹θ=109.5∘
b×c=so that the left and right hand sides area×(b×c)==−+(a⋅c)b−(a⋅b)c==++=++(b2c3−b3c2)^−(b1c3−b3c1)^+(b1c2−b2c1)k^det^a1b2c3−b3c2^a2−b1c3+b3c1k^a3b1c2−b2c1^[a2(b1c2−b2c1)−a3(−b1c3+b3c1)]^[a1(b1c2−b2c1)−a3(b2c3−b3c2)]k^[a1(−b1c3+b3c1)−a2(b2c3−b3c2)](a1c1+a2c2+a3c3)(b1^+b2^+b3k^)−(a1b1+a2b2+a3b3)(c1^+c2^+c3k^)^[a1b1c1+a2b1c2+a3b1c3−a1b1c1−a2b2c1−a3b3c1]^[a1b2c1+a2b2c2+a3b2c3−a1b1c2−a2b2c2−a3b3c2]k^[a1b3c1+a2b3c2+a3b3c3−a1b1c3−a2b2c3−a3b3c3]^[a2b1c2+a3b1c3−a2b2c1−a3b3c1]^[a1b2c1+a3b2c3−a1b1c2−a3b3c2]k^[a1b3c1+a2b3c2−a1b1c3−a2b2c3](lhs)(rhs)
(a) Verify that three of the faces are parallelograms.
Are they rectangular?
(b) Find the length of AA′.
(c) Find the area of the triangle ABC.
(d) Find the volume of the prism.
정답·풀이 보기
(a) AA′=⟨4,0,1⟩ 와 BB′=⟨4,0,1⟩ 는 사각형 AA′B′B 의 마주 보는 변이다. 두 변은 길이와 방향이 같다. AB=⟨−1,3,0⟩ 와 A′B′=⟨−1,3,0⟩ 도 마찬가지이다. 따라서 AA′B′B 는 평행사변형이다. AA′⋅AB=⟨4,0,1⟩⋅⟨−1,3,0⟩=−4=0 이므로 AA′B′B 의 이웃한 두 변은 수직이 아니고, 따라서 AA′B′B 는 직사각형이 아니다.
마찬가지로 사각형 ACC′A′ 의 마주 보는 변은
AA′=⟨4,0,1⟩=CC′=⟨4,0,1⟩ 이고
AC=⟨−1,0,4⟩=A′C′=⟨−1,0,4⟩ 이므로
평행사변형이다. AA′⋅AC=⟨4,0,1⟩⋅⟨−1,0,4⟩=0 이므로 ACC′A′ 의 이웃한 두 변은 수직이고, 따라서
ACC′A′ 는 직사각형이다.
마지막으로 사각형 BCC′B′ 의 마주 보는 변은
BB′=⟨4,0,1⟩=CC′=⟨4,0,1⟩ 이고
BC=⟨0,−3,4⟩=B′C′=⟨0,−3,4⟩ 이므로
평행사변형이다. BB′⋅BC=⟨4,0,1⟩⋅⟨0,−3,4⟩=4=0 이므로 BCC′B′ 의 이웃한 두 변은 수직이 아니고, 따라서
BCC′B′ 는 직사각형이 아니다.
(b) AA′ 의 길이는 ∣⟨4,0,1⟩∣=16+1=17 이다.
(c) 삼각형의 넓이는 밑변의 길이와 높이의 곱의 2분의 1이다.
즉, ∣AB∣ 와 ∣AC∣sinθ 의 곱의 2분의 1이며, 여기서
θ 는 AB 와 AC 가 이루는 각이다. 이것은 바로
21∣AB×AC∣=21∣⟨−1,3,0⟩×⟨−1,0,4⟩∣=21∣⟨12,4,3⟩∣=213 이다.
(d) 각기둥의 부피는 밑면 ABC 의 넓이에 높이를 곱한 것이다. 높이는 AA′ 의 길이에 AA′ 와 ABC 의 법선이 이루는 각의 코사인 값을 곱한 것이다. 이것은
21⟨12,4,3⟩⋅⟨4,0,1⟩=21(48+3)=251 과 같으며, 이는
⟨12,4,3⟩ 의 길이(ABC 의 넓이)와
⟨4,0,1⟩ 의 길이(AA′ 의 길이)와
⟨12,4,3⟩ 와 ⟨4,0,1⟩ 가 이루는 각(ABC 의 법선과 AA′ 가 이루는 각)의 코사인 값을 모두 곱한 것의
2분의 1이다.
원본 교재 풀이(영어)
(a) AA′=⟨4,0,1⟩ and BB′=⟨4,0,1⟩ are opposite sides
of the quadrilateral AA′B′B. They have the same length
and direction. The same is true for AB=⟨−1,3,0⟩ and
A′B′=⟨−1,3,0⟩. So AA′B′B is a parallelogram. Because,
AA′⋅AB=⟨4,0,1⟩⋅⟨−1,3,0⟩=−4=0,
the neighbouring edges of AA′B′B are not perpendicular and so AA′B′B
is not a rectangle.
Similarly, the quadilateral ACC′A′ has opposing sides
AA′=⟨4,0,1⟩=CC′=⟨4,0,1⟩ and
AC=⟨−1,0,4⟩=A′C′=⟨−1,0,4⟩ and so is
a parallelogram. Because AA′⋅AC=⟨4,0,1⟩⋅⟨−1,0,4⟩=0, the neighbouring edges of ACC′A′ are perpendicular, so
ACC′A′is a rectangle.
Finally, the quadilateral BCC′B′ has opposing sides
BB′=⟨4,0,1⟩=CC′=⟨4,0,1⟩ and
BC=⟨0,−3,4⟩=B′C′=⟨0,−3,4⟩ and so is
a parallelogram. Because BB′⋅BC=⟨4,0,1⟩⋅⟨0,−3,4⟩=4=0, the neighbouring edges of BCC′B′ are not perpendicular, so
BCC′B′ is not a rectangle.
(b) The length of AA′ is ∣⟨4,0,1⟩∣=16+1=17.
(c) The area of a triangle is one half its base times its height.
That is, one half times ∣AB∣ times ∣AC∣sinθ, where
θ is the angle between AB and AC. This is precisely
21∣AB×AC∣=21∣⟨−1,3,0⟩×⟨−1,0,4⟩∣=21∣⟨12,4,3⟩∣=213.
(d) The volume of the prism is the area of its base ABC,
times its height, which is the length of AA′ times the cosine of the
angle between AA′ and the normal to ABC. This coincides with
21⟨12,4,3⟩⋅⟨4,0,1⟩=21(48+3)=251, which is
one half times the length of ⟨12,4,3⟩ (the area of ABC)
times the length of ⟨4,0,1⟩ (the length of AA′) times the
cosine of the angle between ⟨12,4,3⟩ and
⟨4,0,1⟩ (the angle between the normal to ABC and AA′).
(3차원 피타고라스 정리) 공간에서 꼭짓점이 정확히 네 개인 입체를 사면체라고 한다. A, B, C, D 를 사면체의 네 면의 넓이라고 하자. 넓이가 D 인 면의 반대쪽 꼭짓점에서 만나는 세 모서리가 서로 수직이라고 하자. D2=A2+B2+C2 임을 보이세요.
영어 원문 보기
(Three dimensional Pythagorean Theorem) A solid body in space
with exactly four vertices is called a tetrahedron. Let A, B, C and
D be the areas of the four faces of a tetrahedron. Suppose that the
three edges meeting at the vertex opposite the face of area D are
perpendicular to each other. Show that D2=A2+B2+C2.
정답·풀이 보기
넓이가 D 인 면의 반대쪽 꼭짓점이 원점에 오도록 좌표축을 잡는다. 넓이가 각각 A, B, C 인 면의 반대쪽 꼭짓점을 각각 a, b, c 로 나타내자. 그러면 넓이가 A 인 면은 모서리 b 와 c 를 가지므로 A=21∣b×c∣ 이다. 마찬가지로 B=21∣c×a∣ 이고 C=21∣a×b∣ 이다. 넓이가 D 인 면은 b−a 와 c−a 가 이루는 삼각형이므로
Choose our coordinate axes so that the vertex opposite
the face of area D is at the origin. Denote by a, b and
c the vertices opposite the sides of area A, B and C respectively.
Then the face of area A has edges b and c so that
A=21∣b×c∣. Similarly B=21∣c×a∣ and
C=21∣a×b∣. The face of area D is the triangle
spanned by b−a and c−a so that
By hypothesis, the vectors a, b and c are all perpendicular
to each other. Consequently the vectors b×c (which is
a scalar times a), c×a (which is a scalar times
b) and a×b (which is a scalar times c)
are also mutually perpendicular. So, when we multiply out