미적분학 1: 벼락치기 팩

공식 모음, 모든 주제의 핵심 풀이 단계, 연습 문제 8개가 들어 있으며 전체 풀이는 맨 뒤에 있습니다.

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1공식과 풀이 방법

극한

직접 대입: 먼저 x = a를 대입해 보고, 0/0이 나오면 식을 간단히 하세요
인수분해 후 약분: xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹)
켤레식: (√x − √a)(√x + √a) = x − a
무한대에서의 극한: x의 최고차항으로 나누세요. 차수가 같으면 최고차항 계수의 비가 됩니다
특수 극한: lim_x→∞ (1 + a/x)^bx = e^ab
로피탈 정리: lim f/g = lim f′/g′ (0/0 or ∞/∞)

도함수

거듭제곱 미분법: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹
곱의 법칙: (uv)′ = u′v + uv′
몫의 미분법: (u/v)′ = (u′v − uv′)/v²
연쇄 법칙: f(g(x))′ = f′(g(x))·g′(x)
주요 도함수: (eˣ)′ = eˣ, (ln x)′ = 1/x, (sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x

방법

구조를 파악하세요: 합, 곱, 몫, 또는 합성.
x의 각 거듭제곱에 거듭제곱 법칙을 적용하세요.
필요한 곳에 곱의 법칙, 몫의 법칙, 연쇄 법칙을 쓰세요.
간단히 하고, 문제에서 요구하면 해당 점에서 값을 구하세요.

최적화

방법: Q(x)를 한 변수로 나타내고 Q′(x) = 0을 풀어 Q″ 또는 끝점을 확인하세요
최댓값: Q′(x) = 0, Q″(x) < 0
최솟값: Q′(x) = 0, Q″(x) > 0
닫힌 원기둥: V = πr²h, A = 2πr² + 2πrh
이익: P = R − C, R = p·q, maximum where MR = MC

적분

거듭제곱 미분법: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
정적분: ∫_a^b f dx = F(b) − F(a)
주요 적분: ∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
곡선 사이의 넓이: ∫_a^b (f − g) dx

방법

가능하면 피적분 함수를 간단한 항들의 합으로 다시 쓰세요.
거듭제곱 법칙 ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1)과 e^x, 1/x, sin, cos의 기본 적분을 적용하세요.
함수와 그 도함수가 함께 보이면 치환을 쓰세요.
정적분은 F(b) − F(a)를 계산하세요.

2연습 문제

1.극한보통

극한 L = lim_x→∞ (4x³ − 3x − 7)/(4x³ + x + 4)을(를) 구하세요.

f(x) = (4x³ − 3x − 7)/(4x³ + x + 4)x → ∞

L =

2.극한어려움

극한 L = lim_x→0 (e^2x − 1 − 2x)/x²을(를) 구하세요.

f(x) = (e^2x − 1 − 2x)/x²x → 0

L =

3.도함수보통

f(x) = x³·e^x이라 합시다. f′(0.5)를 구하세요.

f(x) = x³·e^xx = 0.5

f′(0.5) =

4.도함수어려움

f(x) = x³ + 7.5x² + 18x − 1이라 합시다. 극솟점의 x좌표 x를 구하세요.

f(x) = x³ + 7.5x² + 18x − 1

x =

5.최적화보통

넓이 200 m²인 직사각형 부지의 네 변에 모두 울타리를 칩니다. 도로를 따라가는 길이 x인 변은 미터당 €30, 나머지 세 변은 미터당 €10입니다. 비용을 최소로 하는 도로 쪽 변의 길이 x을(를) 구하세요.

A = 200 m²€30/m€10/m

x = m

6.최적화어려움

한 회사가 매주 q개를 판매합니다. 판매할 수 있는 가격은 개당 p = 200 − 0.2q 유로이고, 비용은 C(q) = 5400 + 115q 유로입니다. 최대 주간 이윤 P을(를) 구하세요.

p = 200 − 0.2qC = 5400 + 115q

P = €

7.적분보통

y = 2x 아래의 영역을 x = 0에서 x = 3까지 x축 둘레로 회전시킵니다. 이 입체(원뿔)의 부피 V을(를) 구하시오.

y = 2x0 ≤ x ≤ 3

V =

8.적분어려움

I = ∫₀² x²·eˣ dx을(를) 계산하시오.

∫₀² x²eˣ dx

I =

3용액

1.극한

답: L = 1

극한: 먼저 직접 대입해 보세요. 0/0이 나오면 먼저 식을 간단히 하세요: 인수분해해서 공통인수를 약분하거나, 켤레식을 곱합니다. x → ∞일 때는 분자와 분모를 x의 최고차항으로 나눕니다. 로피탈 정리: f/g가 0/0 또는 ∞/∞ 꼴이면 lim f/g = lim f′/g′이며, 분자와 분모를 (몫의 미분법이 아니라) 각각 따로 미분합니다.

최고차항으로 나누기

(4 + (−3)/x² + (−7)/x³)/(4 + 1/x² + 4/x³)

x → ∞

L = 4/4 = 1

답

L = 1

차수가 같으면 극한은 최고차항 계수의 비입니다.

2.극한

답: L = 2

첫 번째 적용

(2·e^2x − 2)/(2x) → 0/0

두 번째 적용

4·e^2x/2

x = 0 대입

L = 4·1/2 = 2

답

L = 2

3.도함수

답: f′(0.5) = 1.443

미분: 도함수 f′(x)는 x에서 그래프의 기울기입니다. 거듭제곱 법칙: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. 곱의 법칙: (uv)′ = u′v + uv′. 연쇄 법칙: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). f′(x) = 0인 곳에서 그래프의 접선은 수평이며, 극대·극소·안장점 중 하나입니다.

곱의 법칙

f′(x) = u′v + uv′ = e^x·(3x² + 1·x³)

대입하기

f′(0.5) = 1.649·(0.75 + 0.125) = 1.443

답

f′(0.5) = 1.443

4.도함수

답: x = −2

도함수

f′(x) = 3x² + 15x + 18 = 3·(x² + 5x + 6)

f′(x) = 0 풀기

x = −3 또는 x = −2

어느 쪽이 무엇인지

f″(x) = 6x + 15: 극대에서는 음수, 극소에서는 양수.

f″(−3) = −3, f″(−2) = 3

x = −2

답

x = −2

5.최적화

답: x = 10 m

최적화: 최적화할 양을 한 변수의 함수로 나타내고, 제약 조건으로 다른 변수를 없앱니다. 도함수를 0으로 놓고 푸세요. 임계점이 최대인지 최소인지(2계 도함수 또는 1계 도함수의 부호 변화) 확인하고, 허용 범위 안에 있는지 확인하세요. 변의 길이가 0인 것 같은 끝점은 답이 아닙니다.

x의 함수로 나타낸 비용

C(x) = 40x + 4000/x

도함수를 0으로 놓기

C″(x) = 8000/x³ > 0이므로 이것은 최솟값입니다.

x = √(4000/40) = 10 m

y = 200/10 = 20 m

최소 비용

C = 40·10 + 4000/10 = €800

답

x = 10 m

6.최적화

답: P = 3631 €

이윤 함수

P(q) = (200 − 0.2q)·q − (5400 + 115q) = −0.2q² + 85q − 5400

도함수를 0으로 놓기

P″(q) = −0.4 < 0이므로 이것은 최댓값입니다.

q = 85/0.4 = 212.5

가격과 이윤

p = 200 − 0.2·212.5 = €157.5

P = 85·212.5 − 0.2·212.5² − 5400 = €3631

답

P = €3631

7.적분

답: V = 113.1

회전체의 부피: y = f(x)의 아래, x = a에서 x = b까지의 영역을 x축 둘레로 회전시키면 x에서의 단면이 반지름 f(x)인 원판인 입체가 만들어집니다. 원판들을 더하면 V = π∫ₐᵇ f(x)² dx입니다. 영역이 바깥 곡선 R(x)와 안쪽 곡선 r(x) 사이에 있으면 각 조각은 와셔(고리)이며, V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx입니다. 반지름을 빼기 전에 먼저 제곱하세요.

원판법

V = π∫₀³ 4x² dx

적분하기

V = π·4·3³/3 = 113.1

답

V = 113.1

확인: 반지름 6, 높이 3인 원뿔은 (1/3)πr²h = 113.1입니다.

8.적분

답: I = 12.78

부분적분: ∫u·dv = u·v − ∫v·du이며, 곱의 미분법에서 나옵니다. u는 미분하면 더 간단해지는 인수(x의 거듭제곱 또는 ln x)로, dv는 적분할 수 있는 인수(eˣ, sin x, cos x, 또는 u = ln x일 때의 x)로 고르세요. 정적분에서는 u·v를 양 끝에서 계산합니다: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. x² 인수는 두 번 적용해야 합니다.

첫 번째 단계

∫x²eˣ dx = x²eˣ − ∫2x eˣ dx

두 번째 단계

∫2x eˣ dx = 2x eˣ − 2eˣ

∫x²eˣ dx = eˣ(x² − 2x + 2)

극한

7.389·(2) − 1·2 = 12.78

답

I = 12.78

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