일정한 힘 F = (25, 5, 5) N이 물체에 작용하는 동안, 물체가 점 A(4, 0, 1)에서 점 B(0, 1, −4)까지 직선으로 움직인다. 좌표의 단위는 미터이다. 이 힘이 한 일 W을(를) 구하시오.
F = (25, 5, 5) NA(4, 0, 1) mB(0, 1, −4) m
W = J
14.벡터: 내적과 외적어려움
단위 벡터 n̂은(는) a = (−5, 1, 0)와 b = (5, 5, −5)에 모두 수직이고 z성분이 양수이다. 그 y성분 n̂y을(를) 구하시오.
a = (−5, 1, 0)b = (5, 5, −5)n̂z > 0
n̂y =
15.확률보통
7명 중에서 2명으로 된 위원회를 뽑는 방법 N은 몇 가지일까요? 순서는 상관없습니다.
n = 7k = 2
N =
16.확률어려움
부품 6개를 시험하며, 각 부품은 독립적으로 확률 0.7로 고장 납니다. 고장이 많아야 하나일 확률 P는 얼마일까요?
n = 6p = 0.7
P =
17.기술통계보통
자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 40, 36, 39, 15, 53, 22.
n = 6
s =
18.기술통계어려움
어떤 양은 평균 60, 표준편차 8인 정규분포를 따릅니다. 50.4보다 작은 값의 비율 P는 얼마일까요?
μ = 60σ = 8x = 50.4
P =
19.정규분포보통
배송 시간은(는) 평균 32 min, 표준편차 6 min인 정규분포를 따릅니다. 32에서 39.5 min 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.
μ = 32σ = 6x1 = 32x2 = 39.5
P =
20.정규분포어려움
구멍 지름 D는 평균 25.04 mm, 표준편차 0.015 mm인 정규분포를 따릅니다. 축 지름 d는 독립이며 평균 25 mm, 표준편차 0.02 mm인 정규분포를 따릅니다. 무작위로 고른 축은 D − d > 0일 때 끼워집니다. 끼워질 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.
구멍: μ = 25.04 mm, σ = 0.015 mm축: μ = 25 mm, σ = 0.02 mm
P =
3용액
1.극한
답: L = 0.6
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
(3 + 5/x + 7/x2)/(5 + 1/x + 1/x2)
x → ∞
L = 3/5 = 0.6
답
L = 0.6
차수가 같으면 극한은 최고차항 계수의 비입니다.
2.극한
답: L = 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.
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 4x dx
적분하기
V = π·4·3²/2 = 56.55
답
V = 56.55
6.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
7.복소수
답: Im(w) = 3.524
극형식: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ이며 r = |z|, θ = arg z입니다. 직각 형식으로 되돌리면 a = r cos θ, b = r sin θ입니다. 편각은 사분면을 따져야 합니다. θ = atan(b/a)는 a > 0일 때만 맞고, a < 0이면 180°를 더하거나 뺍니다. 극형식에서는 곱셈이 쉽습니다. 절댓값을 곱하고 편각을 더하며, 나눗셈은 절댓값을 나누고 편각을 뺍니다.
w의 절댓값과 편각
|w| = 2.5 · 1.5 = 3.75
θ = 30° + 80° = 110°
직각 형식
Re(w) = 3.75·cos(110°) = −1.283
Im(w) = 3.75·sin(110°) = 3.524
Im(w) = 3.524
답
Im(w) = 3.524
8.복소수
답: r = 3
드무아브르와 거듭제곱근: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. 방정식 zⁿ = R∠φ는 정확히 n개의 근을 가지며, 모두 절댓값이 R1/n이고 편각은 k = 0, 1, …, n − 1에 대해 (φ + 360°·k)/n입니다. 근들은 원 위에 360°/n 간격으로 고르게 놓입니다. p² < 4q인 이차방정식 z² + pz + q = 0은 복소수 근 z = −p/2 ± j√(q − p²/4)를 가지며, 실수 계수 다항식의 복소수 근은 항상 켤레 쌍 a ± jb로 나타납니다.
2계 선형 방정식: y″ + b·y′ + c·y = 0에서 y = ert를 시도하면 특성방정식 r² + b·r + c = 0을 얻습니다. 서로 다른 두 실근 r₁ ≠ r₂이면 y = A·er₁t + B·er₂t(과감쇠), 중근 r이면 y = (A + Bt)·ert(임계감쇠), 복소근 −α ± jω이면 y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt)(부족감쇠, 진동)입니다. 초기값 y(0)과 y′(0)이 A와 B를 정합니다. y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0으로 쓰면 ωn은 고유 진동수, ζ는 감쇠비이며, ζ < 1이면 진동합니다. 입력이 일정한 y″ + by′ + cy = c·K의 해는 정상값 K에 자유 응답을 더한 것입니다.
특성근
(r + 1)(r + 2) = 0 → r = −1, −2
초기값으로부터 구한 상수
A + B = 4, −1A − 2B = 6
A = 14, B = −10
계산하기
y(0.5) = 14·e−0.5 + (−10)·e−1 = 4.813
답
y(0.5) = 4.813
10.미분방정식
답: y(0.5) = −0.5726
2계 선형 방정식: y″ + b·y′ + c·y = 0에서 y = ert를 시도하면 특성방정식 r² + b·r + c = 0을 얻습니다. 서로 다른 두 실근 r₁ ≠ r₂이면 y = A·er₁t + B·er₂t(과감쇠), 중근 r이면 y = (A + Bt)·ert(임계감쇠), 복소근 −α ± jω이면 y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt)(부족감쇠, 진동)입니다. 초기값 y(0)과 y′(0)이 A와 B를 정합니다. y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0으로 쓰면 ωn은 고유 진동수, ζ는 감쇠비이며, ζ < 1이면 진동합니다. 입력이 일정한 y″ + by′ + cy = c·K의 해는 정상값 K에 자유 응답을 더한 것입니다.
복소근
r = −1 ± 4j
상수
A = 5, B = 1·5/4 = 1.25
계산하기
y(0.5) = e−0.5(5·cos 2 + 1.25·sin 2) = −0.5726
답
y(0.5) = −0.5726
11.행렬과 행렬식
답: c12 = 15
행렬: 2×2 행렬의 행렬식은 ad − bc입니다. 3×3은 한 행을 따라 전개합니다: 각 성분에 그 행과 열을 지우고 남은 2×2 행렬의 행렬식을 곱하고, 부호는 + − +로 번갈아 붙입니다. 고윳값 λ는 det(A − λI) = 0을 만족하며, 2×2에서는 λ² − (대각합)·λ + det = 0입니다.
행 × 열
c12 = (−5)·(−1) + (−2)·(−5) = 15
답
c12 = 15
12.행렬과 행렬식
답: λ = 4
행렬: 2×2 행렬의 행렬식은 ad − bc입니다. 3×3은 한 행을 따라 전개합니다: 각 성분에 그 행과 열을 지우고 남은 2×2 행렬의 행렬식을 곱하고, 부호는 + − +로 번갈아 붙입니다. 고윳값 λ는 det(A − λI) = 0을 만족하며, 2×2에서는 λ² − (대각합)·λ + det = 0입니다.
특성방정식
λ² − (0)λ + (−16) = 0
풀기
λ = (0 ± √(64))/2 → λ = −4, 4
λ = 4
답
λ = 4
13.벡터: 내적과 외적
답: W = −120 J
Dot product:a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, a scalar. It gives the angle between two vectors, cos θ = a·b/(|a|·|b|), and it is zero when they are perpendicular. The scalar projection of a onto b is a·b/|b|, and a constant force F moving through a displacement d does work W = F·d.
변위
d = B − A = (0, 1, −4) − (4, 0, 1) = (−4, 1, −5) m
일
W = F·d = 25·(−4) + 5·1 + 5·(−5) = −120 J
답
W = −120 J
음의 일: 힘이 대부분 운동에 반대로 작용합니다.
14.벡터: 내적과 외적
답: n̂y = 0.635
Cross product:a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) is perpendicular to both vectors, and |a × b| = |a|·|b|·sin θ is the area of the parallelogram they span (the triangle has half of it). Order matters: b × a = −(a × b). The moment of a force F applied at point A about point O is MO = r × F, with r = A − O.
확률: 결과가 모두 같은 정도로 일어날 때 P(A) = 유리한 경우의 수/전체 경우의 수. 독립 사건은 곱합니다: P(A 그리고 B) = P(A)·P(B). 여사건이 자주 도움이 됩니다: P(적어도 하나) = 1 − P(하나도 없음). 이항분포: 성공 확률 p인 독립 시행 n번에서 P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
조합
C(7, 2) = (7·6)/(2·1) = 21
답
N = 21
16.확률
답: P = 0.01094
확률: 결과가 모두 같은 정도로 일어날 때 P(A) = 유리한 경우의 수/전체 경우의 수. 독립 사건은 곱합니다: P(A 그리고 B) = P(A)·P(B). 여사건이 자주 도움이 됩니다: P(적어도 하나) = 1 − P(하나도 없음). 이항분포: 성공 확률 p인 독립 시행 n번에서 P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
고장 0개와 1개
P(X = 0) = 0.36 = 0.000729
P(X = 1) = 6·0.7·0.35 = 0.01021
더하기
P = 0.000729 + 0.01021 = 0.01094
답
P = 0.01094
17.기술통계
답: s = 13.64
기술통계: 평균은 합을 n으로 나눈 값이고, 중앙값은 정렬된 자료의 가운데 값입니다(n이 짝수면 가운데 두 값의 평균). 표본 표준편차는 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z점수 z = (x − μ)/σ는 어떤 값이 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지를 나타냅니다.
기술통계: 평균은 합을 n으로 나눈 값이고, 중앙값은 정렬된 자료의 가운데 값입니다(n이 짝수면 가운데 두 값의 평균). 표본 표준편차는 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z점수 z = (x − μ)/σ는 어떤 값이 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지를 나타냅니다.
표준화하기
z = −1.2
표준정규분포표
Φ(−1.2) = 0.1151
P = 0.1151
답
P = 0.1151
19.정규분포
답: P = 0.3944
정규분포: 값 x를 z점수 z = (x − μ)/σ로 바꾸면 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지 알 수 있습니다. z표(또는 Φ(z))는 z 왼쪽의 넓이, 즉 P(X < x)를 줍니다. 오른쪽 넓이는 1 − Φ(z)이고, 두 값 사이의 넓이는 두 넓이의 차입니다.
z점수
z₁ = (32 − 32)/6 = 0
z₂ = (39.5 − 32)/6 = 1.25
사이의 넓이
P = Φ(1.25) − Φ(0) = 0.8944 − 0.5 = 0.3944
답
P = 0.3944
20.정규분포
답: P = 0.9452
정규 변수의 합과 차: X와 Y가 독립이고 정규분포를 따르면 X + Y와 X − Y도 정규분포를 따릅니다. 평균은 더하거나 뺍니다: E(X ± Y) = μX ± μY. 분산은 차일 때도 항상 더합니다: Var(X ± Y) = σX² + σY²이므로 σ = √(σX² + σY²)입니다. 표준편차를 직접 더해서는 안 됩니다. 같은 분포를 따르는 독립인 n개 항목의 합은 평균 n·μ, 표준편차 σ·√n입니다. 그다음 평소처럼 표준화하여 z = (x − 평균)/σ를 구하고 Φ(z)를 읽습니다.