수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

자연계열 2번

문제

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해설강의 준비중

매개변수로 나타낸 함수의 미분법

관련 개념강의 준비중

음함수의 미분법

관련 개념강의 준비중

곡선의 길이

관련 개념강의 준비중
+2점 · [1] 주어진 x,y \displaystyle x, y~를 제곱하면 다음을 얻는다.x2=9cos4t, y2=9sin2tcos2t\displaystyle x^{2} = 9 \cos ^{4} t, ~y^{2} = 9 \sin ^{2} t \cos ^{2} t(또는 y2=9sin2tcos2t=3sin2t3cos2t\displaystyle y^{2} = 9 \sin ^{2} t \cos ^{2} t = 3 \sin ^{2} t 3 \cos ^{2} t)

[1] 주어진 x,y \displaystyle x, y~를 제곱하면 다음을 얻는다.

x2=9cos4t, y2=9sin2tcos2t\displaystyle x^{2} = 9 \cos ^{4} t, ~y^{2} = 9 \sin ^{2} t \cos ^{2} t

(또는 y2=9sin2tcos2t=3sin2t3cos2t\displaystyle y^{2} = 9 \sin ^{2} t \cos ^{2} t = 3 \sin ^{2} t 3 \cos ^{2} t)

+2점 · 이때 cos2t+sin2t=1\displaystyle \cos ^{2} t + \sin ^{2} t =1이고, x=3cos2t\displaystyle x= 3 \cos ^{2} t이므로 다음이 성립한다.x2+y2=9cos2t(cos2t+sin2t)=3x\displaystyle x^{2} + y^{2} = 9 \cos ^{2} t (\cos ^{2} t + \sin ^{2} t ) = 3x(또는 y2=3(1cos2t)x=3xx2\displaystyle y^{2} = 3(1- \cos ^{2} t ) x = 3x - x^{2})이를 정리하면 다음과 같다.(x32)2+y2=(32)2\displaystyle \left ( x- \frac{3}{2} \right )^{2} + y^{2} = \left ( \frac{3}{2} \right )^{2}또는 x2+y2=3x\displaystyle x^{2} + y^{2} = 3x

이때 cos2t+sin2t=1\displaystyle \cos ^{2} t + \sin ^{2} t =1이고, x=3cos2t\displaystyle x= 3 \cos ^{2} t이므로 다음이 성립한다.

x2+y2=9cos2t(cos2t+sin2t)=3x\displaystyle x^{2} + y^{2} = 9 \cos ^{2} t (\cos ^{2} t + \sin ^{2} t ) = 3x

(또는 y2=3(1cos2t)x=3xx2\displaystyle y^{2} = 3(1- \cos ^{2} t ) x = 3x - x^{2})

이를 정리하면 다음과 같다.

(x32)2+y2=(32)2\displaystyle \left ( x- \frac{3}{2} \right )^{2} + y^{2} = \left ( \frac{3}{2} \right )^{2}또는 x2+y2=3x\displaystyle x^{2} + y^{2} = 3x

+2점 · 따라서 구하는 관계식은 중심이 (32,0)\displaystyle \left (\frac{3}{2}, 0 \right )이고, 반지름이 32\displaystyle \frac{3}{2}인 원을 나타낸다.

따라서 구하는 관계식은 중심이 (32,0)\displaystyle \left (\frac{3}{2}, 0 \right )이고, 반지름이 32\displaystyle \frac{3}{2}인 원을 나타낸다.

<그림 1> 점 P, Q가 만드는 곡선
<그림 1> 점 P, Q가 만드는 곡선
+2점 · [2] 먼저 두 벡터를 구하면 다음과 같다.OP=(cost+cos2t,sint+12sin2t)=(cost+cos2t,sint+sintcost)\displaystyle \overrightarrow{\mathrm{OP}} = \left ( \cos t + \cos ^{2} t , \sin t + \frac{1}{2} \sin 2t \right ) = (\cos t + \cos ^{2} t , \sin t + \sin t \cos t )OQ = (3cos2t,3costsint)\displaystyle \overrightarrow{\mathrm{OQ}} ~=~(3 \cos ^{2} t, 3 \cos tsint )두 벡터가 이루는 각을 θ\displaystyle \theta라고 하자. 벡터의 내적에 의해 다음이 성립한다.OPOQ =OP OQcosθ\displaystyle \overrightarrow{\mathrm{OP}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{OQ}} ~=| \overrightarrow{\mathrm{OP}} |~|\overrightarrow{\mathrm{OQ}} | \cos \theta그런데 삼각함수의 성질을 이용하여 정리하면OPOQ = 3cos3t+3cos4t+3costsin2t+3cos2tsin2t\displaystyle \overrightarrow{\mathrm{OP}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{OQ}} ~=~3 \cos ^{3} t+ 3 \cos ^{4} t + 3 \cos tsin^{2} t + 3 \cos ^{2} t \sin ^{2} t=3cost(cos2t+sin2t)+3cos2t(cos2t+sin2t)\displaystyle = 3 \cos t ( \cos ^{2} t + \sin ^{2} t ) + 3 \cos ^{2} t ( \cos ^{2} t + \sin ^{2} t )=3cost+3cos2t\displaystyle =3 \cos t + 3 \cos ^{2} t=3cost(1+cost)\displaystyle = 3 \cos t (1 + \cos t )

[2] 먼저 두 벡터를 구하면 다음과 같다.

OP=(cost+cos2t,sint+12sin2t)=(cost+cos2t,sint+sintcost)\displaystyle \overrightarrow{\mathrm{OP}} = \left ( \cos t + \cos ^{2} t , \sin t + \frac{1}{2} \sin 2t \right ) = (\cos t + \cos ^{2} t , \sin t + \sin t \cos t )

OQ = (3cos2t,3costsint)\displaystyle \overrightarrow{\mathrm{OQ}} ~=~(3 \cos ^{2} t, 3 \cos tsint )

두 벡터가 이루는 각을 θ\displaystyle \theta라고 하자. 벡터의 내적에 의해 다음이 성립한다.

OPOQ =OP OQcosθ\displaystyle \overrightarrow{\mathrm{OP}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{OQ}} ~=| \overrightarrow{\mathrm{OP}} |~|\overrightarrow{\mathrm{OQ}} | \cos \theta

그런데 삼각함수의 성질을 이용하여 정리하면

OPOQ = 3cos3t+3cos4t+3costsin2t+3cos2tsin2t\displaystyle \overrightarrow{\mathrm{OP}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{OQ}} ~=~3 \cos ^{3} t+ 3 \cos ^{4} t + 3 \cos tsin^{2} t + 3 \cos ^{2} t \sin ^{2} t

=3cost(cos2t+sin2t)+3cos2t(cos2t+sin2t)\displaystyle = 3 \cos t ( \cos ^{2} t + \sin ^{2} t ) + 3 \cos ^{2} t ( \cos ^{2} t + \sin ^{2} t )

=3cost+3cos2t\displaystyle =3 \cos t + 3 \cos ^{2} t

=3cost(1+cost)\displaystyle = 3 \cos t (1 + \cos t )

+2점 · OP=cos2t+2cos3t+cos4t+sin2t+2sin2tcost+sin2tcos2t\displaystyle | \overrightarrow{\mathrm{OP}} | = \sqrt { \cos ^{2} t + 2 \cos ^{3} t + \cos ^{4} t +\sin ^{2} t + 2 \sin ^{2} t \cos t + \sin ^{2} t \cos ^{2} t}=1+2cos3t+2sin2tcost+cos4t+sin2tcos2t\displaystyle =\sqrt {1+ 2 \cos ^{3} t + 2 \sin ^{2} t \cos t + \cos ^{4} t + \sin ^{2} t \cos ^{2} t }=1+2cost(cos2t+sin2t)+cos2t(cos2t+sin2t)\displaystyle =\sqrt {1+ 2 \cos t (\cos ^{2} t + \sin ^{2} t )+ \cos ^{2} t(\cos ^{2} t + \sin ^{2} t) }=1+cost\displaystyle = 1 + \cos t

OP=cos2t+2cos3t+cos4t+sin2t+2sin2tcost+sin2tcos2t\displaystyle | \overrightarrow{\mathrm{OP}} | = \sqrt { \cos ^{2} t + 2 \cos ^{3} t + \cos ^{4} t +\sin ^{2} t + 2 \sin ^{2} t \cos t + \sin ^{2} t \cos ^{2} t}

=1+2cos3t+2sin2tcost+cos4t+sin2tcos2t\displaystyle =\sqrt {1+ 2 \cos ^{3} t + 2 \sin ^{2} t \cos t + \cos ^{4} t + \sin ^{2} t \cos ^{2} t }

=1+2cost(cos2t+sin2t)+cos2t(cos2t+sin2t)\displaystyle =\sqrt {1+ 2 \cos t (\cos ^{2} t + \sin ^{2} t )+ \cos ^{2} t(\cos ^{2} t + \sin ^{2} t) }

=1+cost\displaystyle = 1 + \cos t

+2점 · OQ=9cos4t+9cos2tsin2t\displaystyle |\overrightarrow{\mathrm{OQ}}|=\sqrt{9\cos^4t+9\cos^2t\sin^2t}=9cos2t(cos2t+sin2t)\displaystyle =\sqrt{9\cos^2t(\cos^2t+\sin^2t)}=3cost\displaystyle = 3 |\cos t |

OQ=9cos4t+9cos2tsin2t\displaystyle |\overrightarrow{\mathrm{OQ}}|=\sqrt{9\cos^4t+9\cos^2t\sin^2t}

=9cos2t(cos2t+sin2t)\displaystyle =\sqrt{9\cos^2t(\cos^2t+\sin^2t)}

=3cost\displaystyle = 3 |\cos t |

+2점 · 이므로 OPOQ= OPOQcosθ\displaystyle \overrightarrow{\mathrm{OP}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{OQ}} = ~| \overrightarrow{\mathrm{OP}} | |\overrightarrow{\mathrm{OQ}} | \cos \theta에서 다음을 얻는다.3cost(1+cost)=3cost(1+cost)cosθ\displaystyle 3 \cos t (1+\cos t) = 3|\cos t| (1+\cos t) \cos \theta

이므로 OPOQ= OPOQcosθ\displaystyle \overrightarrow{\mathrm{OP}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{OQ}} = ~| \overrightarrow{\mathrm{OP}} | |\overrightarrow{\mathrm{OQ}} | \cos \theta에서 다음을 얻는다.

3cost(1+cost)=3cost(1+cost)cosθ\displaystyle 3 \cos t (1+\cos t) = 3|\cos t| (1+\cos t) \cos \theta

+2점 · 따라서 주어진 t\displaystyle t에 대해 다음을 얻는다.cosθ=costcost,  0<t<π,tπ2\displaystyle \cos \theta = \frac{\cos t}{|\cos t|} , ~~0<t<\pi , t\ne \frac{\pi}{2}그런데 cost={  cost, 0<t<π2cost, π2<t<π\displaystyle |\cos t|= \begin{cases} ~~\cos t, ~0<t< \frac{\pi}{2}\\ -\cos t, ~\frac{\pi}{2} < t< \pi \end{cases}이므로 다음이 성립한다.cosθ={  1, 0<t<π21, π2<t<π\displaystyle \cos \theta = \begin{cases} ~~1,~0<t< \frac{\pi}{2} \\ -1, ~ \frac{\pi}{2} < t < \pi \end{cases}

따라서 주어진 t\displaystyle t에 대해 다음을 얻는다.

cosθ=costcost,  0<t<π,tπ2\displaystyle \cos \theta = \frac{\cos t}{|\cos t|} , ~~0<t<\pi , t\ne \frac{\pi}{2}

그런데 cost={  cost, 0<t<π2cost, π2<t<π\displaystyle |\cos t|= \begin{cases} ~~\cos t, ~0<t< \frac{\pi}{2}\\ -\cos t, ~\frac{\pi}{2} < t< \pi \end{cases}이므로 다음이 성립한다.

cosθ={  1, 0<t<π21, π2<t<π\displaystyle \cos \theta = \begin{cases} ~~1,~0<t< \frac{\pi}{2} \\ -1, ~ \frac{\pi}{2} < t < \pi \end{cases}

+2점 · 이로부터 다음을 얻는다.θ={0, 0<t<π2π, π2<t<π\displaystyle \theta = \begin{cases} 0, ~0<t< \frac{\pi}{2}\\ \pi , ~\frac{\pi}{2} < t< \pi \end{cases}

이로부터 다음을 얻는다.

θ={0, 0<t<π2π, π2<t<π\displaystyle \theta = \begin{cases} 0, ~0<t< \frac{\pi}{2}\\ \pi , ~\frac{\pi}{2} < t< \pi \end{cases}

+2점 · [3] (a) 두 곡선이 t\displaystyle t일 때 만나면 두 점의 대응하는 성분이 같아야 하므로 다음이 성립한다.cost+cos2t=3cos2t,  sint+costsint=3costsint,  0tπ\displaystyle \cos t + \cos ^{2} t = 3 \cos ^{2} t , ~~ \sin t + \cos t \sin t = 3 \cos t \sin t , ~~0 \le t \le \pi이를 정리하면 다음 연립 방정식을 얻는다.cost(12cost)=0, sint(12cost)=0, 0tπ\displaystyle \cos t (1-2 \cos t) = 0, ~\sin t (1-2 \cos t ) =0,~0 \le t \le \pi

[3] (a) 두 곡선이 t\displaystyle t일 때 만나면 두 점의 대응하는 성분이 같아야 하므로 다음이 성립한다.

cost+cos2t=3cos2t,  sint+costsint=3costsint,  0tπ\displaystyle \cos t + \cos ^{2} t = 3 \cos ^{2} t , ~~ \sin t + \cos t \sin t = 3 \cos t \sin t , ~~0 \le t \le \pi

이를 정리하면 다음 연립 방정식을 얻는다.

cost(12cost)=0, sint(12cost)=0, 0tπ\displaystyle \cos t (1-2 \cos t) = 0, ~\sin t (1-2 \cos t ) =0,~0 \le t \le \pi

+2점 · 따라서 cost=12,t=π3\displaystyle \cos t = \frac{1}{2} , t = \frac{\pi}{3}이다. 따라서 점 C\displaystyle \mathrm{C}의 좌표는 다음과 같다.

따라서 cost=12,t=π3\displaystyle \cos t = \frac{1}{2} , t = \frac{\pi}{3}이다. 따라서 점 C\displaystyle \mathrm{C}의 좌표는 다음과 같다.

+2점 · C(34,334)\displaystyle \mathrm{C} \left ( \frac{3}{4} , \frac{3\sqrt 3 }{4} \right )

C(34,334)\displaystyle \mathrm{C} \left ( \frac{3}{4} , \frac{3\sqrt 3 }{4} \right )

+2점 · (b) 원점과 점 C\displaystyle \mathrm{C}를 잇는 직선의 기울기 α\displaystyle \alpha는 다음과 같다.α=33434=3\displaystyle \alpha=\frac{\frac{3\sqrt3}{4}}{\frac34}=\sqrt3

(b) 원점과 점 C\displaystyle \mathrm{C}를 잇는 직선의 기울기 α\displaystyle \alpha는 다음과 같다.

α=33434=3\displaystyle \alpha=\frac{\frac{3\sqrt3}{4}}{\frac34}=\sqrt3

+2점 · 한편, tanβ=3\displaystyle \tan \beta = \sqrt 3이므로 β=π3\displaystyle \beta = \frac{\pi}{3}이다.

한편, tanβ=3\displaystyle \tan \beta = \sqrt 3이므로 β=π3\displaystyle \beta = \frac{\pi}{3}이다.

+2점 · [4] (a) 문항 [3]에서 t0=π3\displaystyle t_{0} = \frac{\pi}{3}이므로 점 P(x,y)\displaystyle \mathrm{P}(x,y)에 대해 다음을 얻는다.dydt=cost+cos2t=1212=0,\displaystyle \frac{dy}{dt} = \cos t + \cos 2t = \frac{1}{2} - \frac{1}{2} = 0,dxdt=sint2sintcost=3223212=3\displaystyle \frac{dx}{dt} = -\sin t - 2 \sin t \cos t = - \frac{\sqrt 3}{2} - 2 \cdot \frac{\sqrt 3}{2} \cdot \frac{1}{2} = - \sqrt 3※ 여기서 분모만 계산한 경우에도 [2점]

[4] (a) 문항 [3]에서 t0=π3\displaystyle t_{0} = \frac{\pi}{3}이므로 점 P(x,y)\displaystyle \mathrm{P}(x,y)에 대해 다음을 얻는다.

dydt=cost+cos2t=1212=0,\displaystyle \frac{dy}{dt} = \cos t + \cos 2t = \frac{1}{2} - \frac{1}{2} = 0,

dxdt=sint2sintcost=3223212=3\displaystyle \frac{dx}{dt} = -\sin t - 2 \sin t \cos t = - \frac{\sqrt 3}{2} - 2 \cdot \frac{\sqrt 3}{2} \cdot \frac{1}{2} = - \sqrt 3

+2점 · 이로부터 점 P\displaystyle \mathrm{P}가 만드는 곡선 위의 점 C\displaystyle \mathrm{C}에 대응하는 t\displaystyle t에서 다음을 얻는다.dydx=dydtdxdt=0\displaystyle \frac{dy}{dx} = \frac{ \frac{ dy}{dt } }{ \frac{ dx}{ dt} } =0

이로부터 점 P\displaystyle \mathrm{P}가 만드는 곡선 위의 점 C\displaystyle \mathrm{C}에 대응하는 t\displaystyle t에서 다음을 얻는다.

dydx=dydtdxdt=0\displaystyle \frac{dy}{dx} = \frac{ \frac{ dy}{dt } }{ \frac{ dx}{ dt} } =0

+2점 · (b) 문항 [1]에서 점 Q\displaystyle \mathrm{Q}가 만드는 곡선은 다음과 같은 원임을 보였다.(x32)2+y2=(32)2\displaystyle \left ( x- \frac{3}{2} \right )^{2} + y^{2} = \left ( \frac{3}{2} \right )^{2}또는 x2+y2=3x\displaystyle x^{2} + y^{2} = 3x이로부터 음함수 미분법을 사용하면 다음을 얻는다.2x+2ydydx=3\displaystyle 2x+2y\frac{dy}{dx}=3 또는 dydx=32x2y\displaystyle \frac{dy}{dx}=\frac{3-2x}{2y}

(b) 문항 [1]에서 점 Q\displaystyle \mathrm{Q}가 만드는 곡선은 다음과 같은 원임을 보였다.

(x32)2+y2=(32)2\displaystyle \left ( x- \frac{3}{2} \right )^{2} + y^{2} = \left ( \frac{3}{2} \right )^{2}또는 x2+y2=3x\displaystyle x^{2} + y^{2} = 3x

이로부터 음함수 미분법을 사용하면 다음을 얻는다.

2x+2ydydx=3\displaystyle 2x+2y\frac{dy}{dx}=3 또는 dydx=32x2y\displaystyle \frac{dy}{dx}=\frac{3-2x}{2y}

+2점 · 따라서 점 C(34,334)\displaystyle \mathrm{C} \left ( \frac{3}{4} , \frac{3\sqrt 3}{4} \right )에서 접선의 방정식의 기울기는 다음과 같다.dydx=32342334=33\displaystyle \frac{dy}{dx} = \frac{ 3-2\cdot \frac{3}{4}}{ 2 \cdot \frac{3\sqrt 3}{4} } = \frac{\sqrt 3}{3}

따라서 점 C(34,334)\displaystyle \mathrm{C} \left ( \frac{3}{4} , \frac{3\sqrt 3}{4} \right )에서 접선의 방정식의 기울기는 다음과 같다.

dydx=32342334=33\displaystyle \frac{dy}{dx} = \frac{ 3-2\cdot \frac{3}{4}}{ 2 \cdot \frac{3\sqrt 3}{4} } = \frac{\sqrt 3}{3}

+3점 · 따라서 구하는 접선의 방정식은 다음과 같다.y334=33(x34)\displaystyle y- \frac{3\sqrt 3}{4} = \frac{\sqrt 3}{3} \left ( x- \frac{3}{4} \right ) 또는 y=33x+32\displaystyle y= \frac{\sqrt 3}{3} x + \frac{\sqrt 3}{2}

따라서 구하는 접선의 방정식은 다음과 같다.

y334=33(x34)\displaystyle y- \frac{3\sqrt 3}{4} = \frac{\sqrt 3}{3} \left ( x- \frac{3}{4} \right ) 또는 y=33x+32\displaystyle y= \frac{\sqrt 3}{3} x + \frac{\sqrt 3}{2}

+2점 · [5] 점 P\displaystyle \mathrm{P}에 대해{x(t)=sint2costsint=sintsin2ty(t)=cost+cos2t\displaystyle \begin{cases} x^{\prime}(t) = -\sin t -2 \cos t \sin t = -\sin t - \sin 2t \\ y^{\prime}(t) = \cos t + \cos 2t \end{cases}이므로 다음을 얻는다.(x(t))2+(y(t))2=sin2t+2sintsin2t+sin22t+cos2t+2costcos2t+cos22t\displaystyle (x^{\prime}(t))^2+(y^{\prime}(t))^2=\sin^2t+2\sin t\sin2t+\sin^22t+\cos^2t+2\cos t\cos2t+\cos^22t=2+2{cos2tcost+sin2tsint}=2(1+cost)\displaystyle =2+ 2 \left\{ \cos 2t \cos t + \sin 2t \sin t \right\} = 2(1+ \cos t)=4cos2t2\displaystyle = 4 \cos ^{2} {\frac{t}{2}}

[5] 점 P\displaystyle \mathrm{P}에 대해

{x(t)=sint2costsint=sintsin2ty(t)=cost+cos2t\displaystyle \begin{cases} x^{\prime}(t) = -\sin t -2 \cos t \sin t = -\sin t - \sin 2t \\ y^{\prime}(t) = \cos t + \cos 2t \end{cases}

이므로 다음을 얻는다.

(x(t))2+(y(t))2=sin2t+2sintsin2t+sin22t+cos2t+2costcos2t+cos22t\displaystyle (x^{\prime}(t))^2+(y^{\prime}(t))^2=\sin^2t+2\sin t\sin2t+\sin^22t+\cos^2t+2\cos t\cos2t+\cos^22t

=2+2{cos2tcost+sin2tsint}=2(1+cost)\displaystyle =2+ 2 \left\{ \cos 2t \cos t + \sin 2t \sin t \right\} = 2(1+ \cos t)

=4cos2t2\displaystyle = 4 \cos ^{2} {\frac{t}{2}}

+2점 · 따라서 구간 0ts\displaystyle 0 \le t \le s에 대응하는 구하는 곡선의 길이 D(s)\displaystyle D(s)는 다음과 같다.D(s)=0s(x(t))2+(y(t))2dt=0s2cost2dt=[4sint2]0s=4sins2\displaystyle D(s) = \int _{ 0} ^{s } { \sqrt {(x^{\prime}(t))^{2} +(y^{\prime}(t))^{2} } }dt = \int _{ 0} ^{ s} {2 \cos \frac{t}{2} }dt = \Biggl[ 4 \sin \frac{t}{2} \Biggr]_{0}^s =4 \sin \frac{s}{2}

따라서 구간 0ts\displaystyle 0 \le t \le s에 대응하는 구하는 곡선의 길이 D(s)\displaystyle D(s)는 다음과 같다.

D(s)=0s(x(t))2+(y(t))2dt=0s2cost2dt=[4sint2]0s=4sins2\displaystyle D(s) = \int _{ 0} ^{s } { \sqrt {(x^{\prime}(t))^{2} +(y^{\prime}(t))^{2} } }dt = \int _{ 0} ^{ s} {2 \cos \frac{t}{2} }dt = \Biggl[ 4 \sin \frac{t}{2} \Biggr]_{0}^s =4 \sin \frac{s}{2}

+3점 · 한편, 점 Q\displaystyle \mathrm{Q}에 대해{x(t)=6costsint=3sin2ty(t)=3cos2t\displaystyle \begin{cases} x^{\prime}(t) = -6 \cos t \sin t = -3 \sin 2t \\ y^{\prime}(t) =3 \cos 2t \end{cases}이므로 구간 0ts\displaystyle 0 \le t \le s에 대응하는 곡선의 길이 L(s)\displaystyle L(s)는 다음과 같다.L(s)=0s{x(t)}2+{y(t)}2dt=0s3sin22t+cos22tdt=[3t]0s=3s\displaystyle L(s) = \int _{ 0} ^{s } { \sqrt {\{x^{\prime}(t)\}^{2}+\{y^{\prime}(t)\}^{2} } }dt = \int _{ 0} ^{s } 3{ \sqrt {\sin ^{2} 2t+\cos ^{2} 2t } }dt =\Biggl[3t\Biggr]_{0}^s = 3s

한편, 점 Q\displaystyle \mathrm{Q}에 대해

{x(t)=6costsint=3sin2ty(t)=3cos2t\displaystyle \begin{cases} x^{\prime}(t) = -6 \cos t \sin t = -3 \sin 2t \\ y^{\prime}(t) =3 \cos 2t \end{cases}

이므로 구간 0ts\displaystyle 0 \le t \le s에 대응하는 곡선의 길이 L(s)\displaystyle L(s)는 다음과 같다.

L(s)=0s{x(t)}2+{y(t)}2dt=0s3sin22t+cos22tdt=[3t]0s=3s\displaystyle L(s) = \int _{ 0} ^{s } { \sqrt {\{x^{\prime}(t)\}^{2}+\{y^{\prime}(t)\}^{2} } }dt = \int _{ 0} ^{s } 3{ \sqrt {\sin ^{2} 2t+\cos ^{2} 2t } }dt =\Biggl[3t\Biggr]_{0}^s = 3s

+4점 · 따라서 limx0sinxx=1\displaystyle \lim _{ x\to 0} { \frac{\sin x}{x} =1}을 이용하면 다음을 얻는다.lims+0D(s)L(s)=lims+04sins23s=lims+04sins26s2=23\displaystyle \lim _{ s \to +0} { \frac{ D(s)}{L(s) } }=\lim _{ s \to +0} { \frac{ 4 \sin \frac{s}{2}}{3s } } =\lim _{ s \to +0} { \frac{ 4 \sin \frac{s}{2}}{6 \frac{s}{2} } } = \frac{2}{3}

따라서 limx0sinxx=1\displaystyle \lim _{ x\to 0} { \frac{\sin x}{x} =1}을 이용하면 다음을 얻는다.

lims+0D(s)L(s)=lims+04sins23s=lims+04sins26s2=23\displaystyle \lim _{ s \to +0} { \frac{ D(s)}{L(s) } }=\lim _{ s \to +0} { \frac{ 4 \sin \frac{s}{2}}{3s } } =\lim _{ s \to +0} { \frac{ 4 \sin \frac{s}{2}}{6 \frac{s}{2} } } = \frac{2}{3}

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