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 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

f(x) = x³ − 15x² + 63x이라 합시다. 극댓점의 x좌표 x를 구하세요.

f(x) = x³ − 15x² + 63x

x =

5.최적화보통

넓이 600 m²인 직사각형 부지의 네 변에 모두 울타리를 칩니다. 도로를 따라가는 길이 x인 변은 미터당 €20, 나머지 세 변은 미터당 €8입니다. 최소 총비용 C을(를) 구하세요.

A = 600 m²€20/m€8/m

C = €

6.최적화어려움

한 소기업이 제품을 개당 €35의 고정된 시장 가격에 판매합니다. q개를 생산하는 비용은 C(q) = 1300 + 12q + 0.02q² 유로입니다. 이윤을 최대로 하는 생산량 q을(를) 구하세요.

p = €35C = 1300 + 12q + 0.02q²

q = 개

7.적분보통

I = ∫₀² e^x dx를 계산하세요.

f(x) = e^x[0, 2]

I =

8.적분어려움

포물선 y = 4 − x²과 x축 사이 영역의 넓이 A를 구하세요.

y = 4 − x²

A =

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 = 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: x = 3

도함수

f′(x) = 3x² − 30x + 63 = 3·(x² − 10x + 21)

f′(x) = 0 풀기

x = 3 또는 x = 7

어느 쪽이 무엇인지

f″(x) = 6x − 30: 극대에서는 음수, 극소에서는 양수.

f″(3) = −12, f″(7) = 12

x = 3

답

x = 3

5.최적화

답: C = 1037 €

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) = 28x + 9600/x

도함수를 0으로 놓기

C″(x) = 19200/x³ > 0이므로 이것은 최솟값입니다.

x = √(9600/28) = 18.52 m

y = 600/18.52 = 32.4 m

최소 비용

C = 28·18.52 + 9600/18.52 = €1037

답

C = €1037

6.최적화

답: q = 575 개

이윤 함수

P(q) = 35q − (1300 + 12q + 0.02q²) = −0.02q² + 23q − 1300

도함수를 0으로 놓기

P″(q) = −0.04 < 0이므로 이것은 최댓값입니다.

23 − 0.04q = 0 → q = 575

최대 이윤

P = 23·575 − 0.02·575² − 1300 = €5313

답

q = 575

7.적분

답: I = 6.389

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.

원시함수

F(x) = e^x/1

위끝과 아래끝 대입하기

I = (e² − 1)/1 = (7.389 − 1)/1 = 6.389

답

I = 6.389

8.적분

답: A = 10.67

영점

4 − x² = 0 → x = ±2

적분하기

A = [4x − x³/3]₋₂² = 5.333 − (−5.333) = 10.67

답

A = 10.67

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