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→∞ (1 + 3/x)^2x을(를) 구하세요. 소수로 답하세요.

f(x) = (1 + 3/x)^2xx → ∞

L =

2.극한어려움

극한 L = lim_x→0 ln(1 + 4x)/sin(3x)을(를) 구하세요. x의 단위는 라디안입니다.

f(x) = ln(1 + 4x)/sin(3x)x → 0

L =

3.도함수보통

f(x) = (4x − 3)⁴이라 합시다. f′(1)를 구하세요.

f(x) = (4x − 3)⁴x = 1

f′(1) =

4.도함수어려움

f(x) = x³ + 1.5x² − 6x − 5이라 합시다. 극솟점의 x좌표 x를 구하세요.

f(x) = x³ + 1.5x² − 6x − 5

x =

5.최적화보통

밑면이 정사각형이고 뚜껑이 없는 상자에 108000 cm³가 들어가야 합니다. 재료를 가능한 한 적게, 즉 밑면과 네 옆면의 넓이 합이 최소가 되도록 하세요. 최소 겉넓이 S을(를) 구하세요.

V = 108000 cm³

S = cm²

6.최적화어려움

한 소기업이 제품을 개당 €40의 고정된 시장 가격에 판매합니다. q개를 생산하는 비용은 C(q) = 400 + 16q + 0.1q² 유로입니다. 이윤을 최대로 하는 생산량 q을(를) 구하세요.

p = €40C = 400 + 16q + 0.1q²

q = 개

7.적분보통

I = ∫₀¹ x·sin x dx (x는 라디안)을 계산하시오.

∫₀¹ x·sin x dx

I =

8.적분어려움

I = ∫₀^0.5 x²·eˣ dx을(를) 계산하시오.

∫₀^0.5 x²eˣ dx

I =

3용액

1.극한

답: L = 403.4

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.

로그 취하기

ln L = lim_x→∞ 2·x·ln(1 + 3/x)

계산하기

u → 0일 때 ln(1 + u)/u → 1이므로 x·ln(1 + a/x) → a.

ln L = 2·3 = 6

로그 되돌리기

L = e⁶ = 403.4

답

L = 403.4

2.극한

답: L = 1.333

로피탈 정리

L = lim_x→0 [4/(1 + 4x)]/[3·cos 3x]

x = 0 대입

L = 4/3 = 1.333

답

L = 1.333

3.도함수

답: f′(1) = 16

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.

연쇄 법칙

f′(x) = 4·(4x − 3)³·4

대입하기

f′(1) = 4·1³·4 = 16

답

f′(1) = 16

4.도함수

답: x = 1

도함수

f′(x) = 3x² + 3x − 6 = 3·(x² + x − 2)

f′(x) = 0 풀기

x = −2 또는 x = 1

어느 쪽이 무엇인지

f″(x) = 6x + 3: 극대에서는 음수, 극소에서는 양수.

f″(−2) = −9, f″(1) = 9

x = 1

답

x = 1

5.최적화

답: S = 10800 cm²

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 넓이

S(x) = x² + 432000/x

도함수를 0으로 놓기

S″(x) = 2 + 864000/x³ > 0이므로 이것은 최솟값입니다.

x³ = 216000 → x = 60 cm

높이와 넓이

h = 108000/60² = 30 cm

S = 60² + 432000/60 = 10800 cm²

답

S = 10800 cm²

가장 좋은 뚜껑 없는 상자는 높이가 밑변의 절반입니다.

6.최적화

답: q = 120 개

이윤 함수

P(q) = 40q − (400 + 16q + 0.1q²) = −0.1q² + 24q − 400

도함수를 0으로 놓기

P″(q) = −0.2 < 0이므로 이것은 최댓값입니다.

24 − 0.2q = 0 → q = 120

최대 이윤

P = 24·120 − 0.1·120² − 400 = €1040

답

q = 120

7.적분

답: I = 0.3012

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.

u와 dv 고르기

u = x, du = dx; dv = sin x dx, v = −cos x

원시함수

∫x sin x dx = −x cos x + ∫cos x dx = −x cos x + sin x

극한

(−1·cos 1 + sin 1) − (0 + 0) = 0.3012

답

I = 0.3012

8.적분

답: I = 0.0609

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

1.649·(1.25) − 1·2 = 0.0609

답

I = 0.0609

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