D.M.숑스토리

구간 [a,b]를 n등분하여 양 끝점과 각 분점을 차례로

이라 하고, 각 소구간의 길이를 Δx라고 하면 다음과 같습니다.

이 때, 위의 그림과 같이 각 소구간의 오른쪽 끝에서의 함수값이 세로의 길이인 직사각형의 넒이의 합을이라고 하면

여기서,

n→∞ 이면 은 구하는 도형의 넓이 S에 한없이 가까워집니다.

따라서

일반적으로 함수 y=f(x)가 구간 [a,b]에서 연속이면

가 항상 존재합니다.

이 때, 이 극한값을 함수 f(x)의 a에서 b까지의 정적분이라 하고, 기호로는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

그리고 위의 적분값을 구하는 것을 함수 f(x)를 a에서 b까지 적분한다고 하고, a를 이 정적분의 아래끝, b를 위끝이라고 합니다.

이때,

y=f(x)가 구간 [a,b]에서 연속이고 f(x)≥0 이면

정적분은 곡선 y=f(x), 직선 x=a, x=b 그리고 x축으로 둘러싸인 부분의 넓이를 나타냅니다.

그리고

아래 그림과 같이 y=f(x)가 구간[a,b]에서 연속이고, 양의 값, 음의 값 모두 가지면

정적분은 x축 위쪽의 넓이 S₁에서 x축 아래쪽의 넓이 S₂ 를 뺀 값을 나타냅니다.

2017/05/05 - [Cyong's Mathmatics] - 부정적분

2017/05/04 - [Cyong's Mathmatics] - 부정적분의 기본 성질

2017/05/07 - [Cyong's Mathmatics] - 여러 가지 함수의 부정적분

두 함수 y=f(y), u=g(x) 가 미분가능할 때,

합성함수 y=f(g(x))의 도함수를 구해보도록 하겠습니다.

x의 증분 Δx 에 대한 u의 증분을 Δu, u의 증분 Δu 에 대한 y의 증분을 Δy 라고 하면

그런데

두 함수 y=f(u), u=g(x) 는 미분가능하므로

여기서,

u=g(x) 는 연속이므로 Δx→0 일 때, Δu→0 입니다.

따라서

다음은 

미분가능한 함수 y=f(x) 에 대하여

 (n은 자연수)

가 성립함을 수학적 귀납법을 통해 증명하도록 하겠습니다.

ⓐ n=1 일 때

따라서 위에 주어진 등식이 성립합니다.

ⓑ 만약 n=k 일 때 성립한다고 가정한다면

따라서 n=k+1 일 때에도 위에 주어진 등식이 성립합니다.

따라서 ⓐ, ⓑ 를 통해  

 (n은 자연수)

가 성림됨을 알 수 있습니다.□

두함수 f(x), g(x) 가 미분가능할 때,

몫의 도함수를 구해보도록 하겠습니다.

먼저,

함수

에 대하여

그런데 함수 g(x) 는 미분가능한 함수이므로

그리고,

함수

라고 하면

이므로

따라서

여기서 g(x)는 미분가능한 함수이므로 연속입니다.

즉,

이므로

한편,

함수

에 대하여

이므로

두 함수의 곱의 미분법을 이용하면

n이 0 또는 양의 정수일 때,

 의 도함수는

n이 음의 정수일 때,

n=-m (m은양의 정수)이라고 하면

따라서

n이 정수일 때 

 의 도함수는

입니다.

지금까지 구간과 여러 함수의 연속과 불연속에 대해서 배웠습니다.

이번 포스팅에서는 연속함수의 성질에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

연속함수의 성질

어떤 구간에서 두 함수 f(x), g(x)가 연속이면 다음 함수들도 그 구간에서 연속입니다.

ⓐ  (단, c는 상수)

ⓑ 

ⓒ 

ⓓ  (단, g(x)≠0)

증명

두 함수 f(x), g(x)가 모두 x=a에서 연속이면

연속의 정의와 함수의 극한에 대한 성질에 의하여

ⓐ  (단, c는 상수)

ⓑ 

ⓒ 

ⓓ g(x)≠0이면 

구간

두 실수 a, b (a<b) 에 대하여 다음 실수의 집합

를 각각 구간이라 하고, 각각 기호로

(a,b) , [a,b] , (a,b] , [a,b)

라고 나타냅니다.

이때,

(a,b)를 열린 구간 또는 개구간

[a,b]를 닫힌 구간 또는 폐구간

(a,b] , [a,b]를 반열린 구간(반개구간) 또는 반닫힌 구간(반폐구간)

이라고 합니다.

또,

실수의 집합

도 각각 구간이라 하고

각각 기호로

(a,∞) , [a,∞) , (-∞,a) , [-∞,a]

라고 나타냅니다.

특히,

실수 전체의 집합도 하나의 구간으로 보고

기호로

(-∞,∞)

와 같이 나타낸다.