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 + 1/x)^3x을(를) 구하세요. 소수로 답하세요.

f(x) = (1 + 1/x)^3xx → ∞

L =

2.극한어려움

극한 L = lim_x→0 (1 − cos 4x)/(3x²)을(를) 구하세요. x의 단위는 라디안입니다.

f(x) = (1 − cos 4x)/(3x²)x → 0

L =

3.도함수보통

f(x) = x·sin(2x)이라 합시다(x는 라디안). f′(1.5)를 구하세요.

f(x) = x·sin(2x)x = 1.5 rad

f′(1.5) =

4.도함수어려움

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

f(x) = x³ + 6x² − 5

x =

5.최적화보통

밑면이 정사각형이고 뚜껑이 없는 상자에 13500 cm³가 들어가야 합니다. 재료를 가능한 한 적게, 즉 밑면과 네 옆면의 넓이 합이 최소가 되도록 하세요. 밑변 x을(를) 구하세요.

V = 13500 cm³

x = cm

6.최적화어려움

한 소기업이 제품을 개당 €70의 고정된 시장 가격에 판매합니다. q개를 생산하는 비용은 C(q) = 2200 + 4q + 0.25q² 유로입니다. 이윤을 최대로 하는 생산량 q을(를) 구하세요.

p = €70C = 2200 + 4q + 0.25q²

q = 개

7.적분보통

I = ∫₀² 2x·(x² + 1)¹ dx를 계산하세요.

f(x) = 2x·(x² + 1)¹[0, 2]

I =

8.적분어려움

직선 y = 4x와 포물선 y = x² 사이의 영역을 x축 둘레로 회전시킵니다. 이 입체의 부피 V을(를) 구하시오.

y = 4xy = x²

V =

3용액

1.극한

답: L = 20.09

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→∞ 3·x·ln(1 + 1/x)

계산하기

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

ln L = 3·1 = 3

로그 되돌리기

L = e³ = 20.09

답

L = 20.09

2.극한

답: L = 2.667

첫 번째 적용

4·sin 4x/(6x) → 0/0

두 번째 적용

16·cos 4x/6

x = 0 대입

L = 16/6 = 2.667

답

L = 2.667

3.도함수

답: f′(1.5) = −2.829

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 법칙과 연쇄 법칙

f′(x) = sin(2x) + 2x·cos(2x)

대입하기

f′(1.5) = 0.1411 + 3·(−0.99) = −2.829

답

f′(1.5) = −2.829

4.도함수

답: x = −4

도함수

f′(x) = 3x² + 12x = 3·(x² + 4x)

f′(x) = 0 풀기

x = −4 또는 x = 0

어느 쪽이 무엇인지

f″(x) = 6x + 12: 극대에서는 음수, 극소에서는 양수.

f″(−4) = −12, f″(0) = 12

x = −4

답

x = −4

5.최적화

답: x = 30 cm

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 + 54000/x

도함수를 0으로 놓기

S″(x) = 2 + 108000/x³ > 0이므로 이것은 최솟값입니다.

x³ = 27000 → x = 30 cm

높이와 넓이

h = 13500/30² = 15 cm

S = 30² + 54000/30 = 2700 cm²

답

x = 30 cm

가장 좋은 뚜껑 없는 상자는 높이가 밑변의 절반입니다.

6.최적화

답: q = 132 개

이윤 함수

P(q) = 70q − (2200 + 4q + 0.25q²) = −0.25q² + 66q − 2200

도함수를 0으로 놓기

P″(q) = −0.5 < 0이므로 이것은 최댓값입니다.

66 − 0.5q = 0 → q = 132

최대 이윤

P = 66·132 − 0.25·132² − 2200 = €2156

답

q = 132

7.적분

답: I = 12

정적분: ∫ₐᵇ f(x) dx는 a부터 b까지 그래프와 x축 사이의 부호 있는 넓이입니다. 원시함수 F(F′ = f)를 구하고 F(b) − F(a)를 계산합니다. 거듭제곱 법칙: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). 두 곡선 사이의 넓이는 ∫(위 − 아래) dx입니다.

치환적분

u = x² + 1, du = 2x dx

I = ∫₁⁵ u¹ du

적분하고 대입하기

I = [u²/2]₁⁵ = (25 − 1)/2 = 12

답

I = 12

8.적분

답: V = 428.9

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.

교점

4x = 1x² → x = 0, x = 4

와셔법

V = π∫₀⁴ ((4x)² − (1x²)²) dx

적분하기

V = π(16·4³/3 − 1·4⁵/5) = π·136.5 = 428.9

답

V = 428.9

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