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→∞ (√(x² − 3x) − x)을(를) 구하세요.

f(x) = √(x² − 3x) − xx → ∞

L =

2.극한어려움

극한 L = lim_x→0 ln(1 + 5x)/sin(4x)을(를) 구하세요. x의 단위는 라디안입니다.

f(x) = ln(1 + 5x)/sin(4x)x → 0

L =

3.도함수보통

f(x) = (3x + 1)³이라 합시다. f′(2)를 구하세요.

f(x) = (3x + 1)³x = 2

f′(2) =

4.도함수어려움

x = 3에서 f(x) = 3x² − 5x − 4의 접선은 y축과 y = b에서 만납니다. b를 구하세요.

f(x) = 3x² − 5x − 4x = 3

b =

5.최적화보통

밑면이 정사각형이고 뚜껑이 없는 상자에 4000 cm³가 들어가야 합니다. 재료를 가능한 한 적게, 즉 밑면과 네 옆면의 넓이 합이 최소가 되도록 하세요. 밑변 x을(를) 구하세요.

V = 4000 cm³

x = cm

6.최적화어려움

한 회사가 매주 q개를 판매합니다. 판매할 수 있는 가격은 개당 p = 80 − 0.25q 유로이고, 비용은 C(q) = 400 + 45q 유로입니다. 최대 주간 이윤 P을(를) 구하세요.

p = 80 − 0.25qC = 400 + 45q

P = €

7.적분보통

y = 0.5x 아래의 영역을 x = 0에서 x = 2까지 x축 둘레로 회전시킵니다. 이 입체(원뿔)의 부피 V을(를) 구하시오.

y = 0.5x0 ≤ x ≤ 2

V =

8.적분어려움

I = ∫₀^0.5 x²·eˣ dx을(를) 계산하시오.

∫₀^0.5 x²eˣ dx

I =

3용액

1.극한

답: L = −1.5

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.

켤레식 곱하기

f(x) = −3x/(√(x² − 3x) + x)

x로 나누기

f(x) = −3/(√(1 + (−3)/x) + 1)

x → ∞

L = −3/(1 + 1) = −1.5

답

L = −1.5

2.극한

답: L = 1.25

로피탈 정리

L = lim_x→0 [5/(1 + 5x)]/[4·cos 4x]

x = 0 대입

L = 5/4 = 1.25

답

L = 1.25

3.도함수

답: f′(2) = 441

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) = 3·(3x + 1)²·3

대입하기

f′(2) = 3·7²·3 = 441

답

f′(2) = 441

4.도함수

답: b = −31

접점과 기울기

f(3) = 8

f′(x) = 6x − 5 → f′(3) = 13

x = 0에서의 접선 값

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 8 − 13·3 = −31

답

b = −31

5.최적화

답: x = 20 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 + 16000/x

도함수를 0으로 놓기

S″(x) = 2 + 32000/x³ > 0이므로 이것은 최솟값입니다.

x³ = 8000 → x = 20 cm

높이와 넓이

h = 4000/20² = 10 cm

S = 20² + 16000/20 = 1200 cm²

답

x = 20 cm

가장 좋은 뚜껑 없는 상자는 높이가 밑변의 절반입니다.

6.최적화

답: P = 825 €

이윤 함수

P(q) = (80 − 0.25q)·q − (400 + 45q) = −0.25q² + 35q − 400

도함수를 0으로 놓기

P″(q) = −0.5 < 0이므로 이것은 최댓값입니다.

q = 35/0.5 = 70

가격과 이윤

p = 80 − 0.25·70 = €62.5

P = 35·70 − 0.25·70² − 400 = €825

답

P = €825

7.적분

답: V = 2.094

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∫₀² 0.25x² dx

적분하기

V = π·0.25·2³/3 = 2.094

답

V = 2.094

확인: 반지름 1, 높이 2인 원뿔은 (1/3)πr²h = 2.094입니다.

8.적분

답: I = 0.0609

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

1.649·(1.25) − 1·2 = 0.0609

답

I = 0.0609

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