함수 f(x)가 어떤 구간의 임의의 x의 값 x₁, x₂에 대하여

x₁ < x₂ 일 때, f(x₁) < f(x₂) 이면

f(x)는 그 구간에서 증가한다고 합니다.

한편,

x₁ < x₂ 일 때, f(x₁) > f(x₂) 이면

f(x)는 그 구간에서 감소한다고 합니다.


함수 y=f(x)에서 충분히 작은 임의의 양수 h에 대하여

f(a-h) < f(a) < f(a+h) 일 때,

f(x) 는 x=a 에서 증가상태에 있다고 하고,

f(a-h) > f(a) > f(a+h) 일 때,

f(x) 는 x=a 에서 감소상태에 있다고 합니다.

다음은,

함수의 증가, 감소와 미분계수의 부호의 관계에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

함수 f(x) 의 x=a 에서의 미분계수가 양수이면 다음이 성립합니다.

여기서,

|h|가 충분히 작으면 아래의 식이 성립합니다.

이때,

h>0 이면 f(a+h) > f(a)

h<0 이면 f(a+h) < f(a)

이므로 함수 f(x) 는 x=a 에서 증가상태에 있습니다.

같은 방법으로

f'(a)<0 이면 f(x) 는 x=a 에서 감소상태에 있음을 보일 수 있습니다.

함수 f(x) 의 도함수 f'(x) 가 어떤 구간에서 f'(x)>0 이면 f(x)는 이 구간의 모든 점에서 증가상태에 있으므로 f(x)는 그 구간에서 증가합니다.

반대로 

함수 f(x) 의 도함수 f'(x) 가 어떤 구간에서 f'(x)<0 이면 f(x)는 이 구간의 모든 점에서 감소상태에 있으므로 f(x)는 그 구간에서 감소합니다.



2017/04/16 - [Cyong's Mathmatics] - 함수의 미분법

2017/04/15 - [Cyong's Mathmatics] - 미분법의 기본 공식

2017/04/14 - [Cyong's Mathmatics] - 도함수의 정의

2017/04/13 - [Cyong's Mathmatics] - 미분가능성과 연속성

2017/04/12 - [Cyong's Mathmatics] - 미분계수의 기하학적 의미



'Cyong's Mathmatics' 카테고리의 다른 글

접선의 기울기의 증가와 감소 그리고 변곡점  (0) 2017.05.02
함수의 극대와 극소  (0) 2017.05.01
함수의 증가와 감소  (0) 2017.04.30
평균값의 정리  (2) 2017.04.29
롤의 정리  (0) 2017.04.28
접선의 방정식  (0) 2017.04.27

롤의 정리를 일반화한 것이 평균값의 정리입니다.

2017/04/28 - [Cyong's Mathmatics] - 롤의 정리


오늘은 평균값 정리에 대해서 알아보도록 하겠습니다.


함수 y=f(x)가 닫힌 구간 [a,b]에서 연속이고, 열린구간 (a,b)에서 미분가능할 때

가 되는 c가 a와 b 사이에 적어도 하나 존재하는데, 이를 평균값 정리라고 합니다.

두 점 (a,f(a)), (b,f(b))를 지나는 직선의 방정식을 y=g(x)라고 하면

이 때, 함수 h(x)=f(x)-g(x) 라고 하면 h(x)는 열린 구간 (a,b) 에서 미분가능하며

h(a)=h(b)=0

입니다.

따라서 롤의 정리에 의하여

인 c가 a와 b 사이에 적어도 하나 존재합니다.

즉,

인 c가 열린 구간 (a,b) 안에 적어도 하나 존재합니다.

평균값의 정리의 뜻을 함수의 그래프를 통해서 살펴보면,

평균값의 정리에서

는 곡선 y=f(x) 위의 두 점 A(a,f(a)), B(b,f(b)) 를 지나는 직선의 기울기를 나타냅니다.

따라서 평균값의 정리는 열린 구간 (a,b)에서 직선AB와 평행한 곡선 y=f(x) 의 접선이 적어도 하나 존재함을 의미합니다.



2017/04/28 - [Cyong's Mathmatics] - 롤의 정리

2017/04/27 - [Cyong's Mathmatics] - 접선의 방정식

2017/04/06 - [Cyong's Mathmatics] - 열린구간과 닫힌 구간, 반열린구간

2017/04/07 - [Cyong's Mathmatics] - 함수의 연속과 불연속

2017/04/09 - [Cyong's Mathmatics] - 연속함수의 성질

2017/04/10 - [Cyong's Mathmatics] - 최대값, 최소값, 중간값의 정리


'Cyong's Mathmatics' 카테고리의 다른 글

함수의 극대와 극소  (0) 2017.05.01
함수의 증가와 감소  (0) 2017.04.30
평균값의 정리  (2) 2017.04.29
롤의 정리  (0) 2017.04.28
접선의 방정식  (0) 2017.04.27
지수함수의 도함수  (0) 2017.04.26
  1. 2017.08.27 19:14

    비밀댓글입니다

    • Cyong S.. 2017.08.27 19:26 신고

      평균값의 정리를 다시 짚어보실 필요가 있을 거 같습니다^^
      예를들어 f(a)=f(b)=3일 경우에 3보다 큰 f(c)가 존재할 수 있습니다만...물어보시는 게 정확히 뭔지 잘 모르겠네요ㅠ

함수 f(x)가 닫힌 구간 [a,b]에서 연속이면 f(x)는 그 구간에서 최대값과 최소값을 갖습니다.

이성질로부터 롤의 정리가 성립합니다.


롤의 정리

함수 y=f(x)가 닫힌 구간 [a,b]에서 연속이고, 열린 구간(a,b)에서 미분가능할 때, f(a)=f(b)이면 f'(c)=0 인 c가 a와 b 사이에 적어도 하나 존재합니다.


롤의 정리 증명

ⓐ y=f(x)가 상수함수인 경우

열린 구간 (a,b)에 속하는 모든 점 c에서 f'(c)=0 입니다.

ⓑ y=f(x)가 상수함수가 아닌 경우

f(a)=f(b)이므로 양 끝점을 제외한 점 x=c에서 최대값 또는 최소값을 가집니다.


⑴x=c 에서 최대값 f(c)를 가질 때

f(c+Δx)-f(c)≤0 이므로

이 성립합니다.


한편, 함수 f(x)는 x=c 에서 미분가능하므로 좌극한과 우극한이 같아야 합니다.

따라서 


⑵ x=c 에서 최소값 f(c)를 가질 때

⑴와 같은 방법으로 f'(c)=0. □



2017/04/06 - [Cyong's Mathmatics] - 열린구간과 닫힌 구간, 반열린구간

2017/04/07 - [Cyong's Mathmatics] - 함수의 연속과 불연속

2017/04/10 - [Cyong's Mathmatics] - 최대값, 최소값, 중간값의 정리

2017/04/02 - [Cyong's Mathmatics] - 함수의 우극한과 좌극한 그리고 극한에 대한 성질

2017/04/02 - [Cyong's Mathmatics] - 함수의 극한 정리


'Cyong's Mathmatics' 카테고리의 다른 글

함수의 증가와 감소  (0) 2017.04.30
평균값의 정리  (2) 2017.04.29
롤의 정리  (0) 2017.04.28
접선의 방정식  (0) 2017.04.27
지수함수의 도함수  (0) 2017.04.26
로그함수의 도함수  (0) 2017.04.25

곡선 y=f(x) 위의 점 P(a,f(a))에서의 접선의 기울기는 x=a에서의 미분계수 f'(a)와 같습니다.

따라서 곡선 y=f(x) 위의 한 점 P에서의 접선은 점 P(a,f(a))를 지나고 기울기가 f'(a)인 직선이므로 접선의 방정식은 다음과 같습니다.


원 x²+y²=r² 위의 점 P(x₁,y₁)에서의 접선의 방정식은 원의 성질 또는 이차방정식의 판별식을 이용하면 구할 수 있습니다.

앞서 배웠던 음함수의 미분법을 이용하여 접선의 방정식을 구해보도록 하겠습니다.

 

원 x²+y²=r² 의 양변을 x 에 대하여 미분하면

(단, y≠0)

ⓐ y₁≠0 일 때, 점 P(x₁,y₁) 에서의 접선의 기울기는 

입니다.

따라서 점 P에서의 접선의 방정식은

양변에 y₁을 곱하여 정리하면

그런데

 이므로 구하는 접선의 방정식은 

입니다.

ⓑ  y₁=0 일 때, x₁=r 또는 x₁=-r

따라서 접선의 방정식은 x=r 또는 x=-r

그런데 이 방정식은  에서 x₁=r , y₁=0 또는  x₁=-r, y₁=0을 대입한 것과 같습니다.

따라서 원 x²+y²=r² 위의 점 P(x₁,y₁) 에서의 접선의 방정식은

'Cyong's Mathmatics' 카테고리의 다른 글

평균값의 정리  (2) 2017.04.29
롤의 정리  (0) 2017.04.28
접선의 방정식  (0) 2017.04.27
지수함수의 도함수  (0) 2017.04.26
로그함수의 도함수  (0) 2017.04.25
삼각함수의 도함수  (0) 2017.04.24

지난 포스팅에서 다루었던 로그함수 미번법을 이용하여

지수함수 의 도함수를 구해보도록 하겠습니다.

의 양변에 자연로그를 취하면

양번을 x에 대하여 미분하면

특히, 함수 의 도함수는 이므로


2017/04/25 - [Cyong's Mathmatics] - 로그함수의 도함수

2017/04/16 - [Cyong's Mathmatics] - 함수의 미분법


'Cyong's Mathmatics' 카테고리의 다른 글

롤의 정리  (0) 2017.04.28
접선의 방정식  (0) 2017.04.27
지수함수의 도함수  (0) 2017.04.26
로그함수의 도함수  (0) 2017.04.25
삼각함수의 도함수  (0) 2017.04.24
역함수의 미분법  (0) 2017.04.23

도함수의 정의에 의하여

여기서,

로 놓으면

Δx→0일 때 h→0 이므로


한편, a>0, a≠1 일 때


로그함수가 y=ln|x| 일 때

ⓐ x>0 일 때,  y=ln|x|=lnx 이므로

 

ⓑ x<0 일 때,  y=ln|x|=ln(-x) 이므로

 

따라서 ⓐ, ⓑ에 의하여


한편, 

의 도함수는

이제

함수 f(x)가 미분가능한 함수일  때, 합성함수의 미분법을 이용하여

로그함수가 y=ln|f(x)| 의 도함수를 구해보도록 하겠습니다.

ⓒ f(x)>0 일 때,  |f(x)|=f(x) 이므로

u=f(x)라 하면 y=lnf(x)=lnu

 

ⓓ  f(x)<0 일 때,  |f(x)|=-f(x) 이므로

u=-f(x)라 하면 y=ln{-f(x)}=lnu

따라서 ⓒ, ⓓ에 의하여


일반적으로 로그함수 에서

f(x)가 미분가능하고 f(x)≠0 일 때,

이므로 합성함수의 미분법에 의하여


이것을 활용해서

로그함수의 미분법을 이용하여 α가 실수일 때,

 함수 의 도함수를 구해봅시다.

 함수 에서 양변에 절대값에 자연로그를 취하면

양변을 x에 대하여 미분하면


2017/04/21 - [Cyong's Mathmatics] - 매개변수와 매개변수함수의 미분법

2017/04/17 - [Cyong's Mathmatics] - 함성함수의 미분법

2017/04/05 - [Cyong's Mathmatics] - 무리수 e 와 자연로그함수

2017/04/04 - [Cyong's Mathmatics] - 지수함수와 로그함수의 극한

2017/04/16 - [Cyong's Mathmatics] - 함수의 미분법

2017/04/15 - [Cyong's Mathmatics] - 미분법의 기본 공식


'Cyong's Mathmatics' 카테고리의 다른 글

접선의 방정식  (0) 2017.04.27
지수함수의 도함수  (0) 2017.04.26
로그함수의 도함수  (0) 2017.04.25
삼각함수의 도함수  (0) 2017.04.24
역함수의 미분법  (0) 2017.04.23
음함수의 미분법  (0) 2017.04.22

다양한 삼각함수의 도함수에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

ⓐ 삼각함수 y=sinx 의 도함수

도함수의 정의에 의하여

삼각함수의 차를 곱으로 고치는 공식에 의하여

이므로

또한,

따라서, (sinx)'=cosx 입니다.


ⓑ 삼각함수 y=cosx 의 도함수

도함수의 정의에 의하여

삼각함수의 차를 곱으로 고치는 공식에 의하여

이므로

또한,

그리고

이므로 합성함수의 미분에 의하여

따라서, (cosx)'=-sinx 입니다.

ⓒ 삼각함수 y=tanx 의 도함수

이므로, 몫의 미분법에 의하여


 ⓓ 삼각함수 y=secx 의 도함수

이므로, 몫의 미분법에 의하여

 ⓔ 삼각함수 y=cosecx 의 도함수

이므로, 몫의 미분법에 의하여


 ⓕ 삼각함수 y=cotanx 의 도함수

이므로, 몫의 미분법에 의하여


삼각함수의 도함수



2017/04/23 - [Cyong's Mathmatics] - 역함수의 미분법

2017/04/22 - [Cyong's Mathmatics] - 음함수의 미분법

2017/04/17 - [Cyong's Mathmatics] - 함성함수의 미분법

2017/04/16 - [Cyong's Mathmatics] - 함수의 미분법

2017/04/15 - [Cyong's Mathmatics] - 미분법의 기본 공식

2017/04/03 - [Cyong's Mathmatics] - 삼각함수의 극한

2017/04/01 - [Cyong's Mathmatics] - 삼각함수의 여러가지 공식

2017/04/01 - [Cyong's Mathmatics] - 삼각함수의 합성

2017/04/01 - [Cyong's Mathmatics] - 삼각함수의 덧셈정리


'Cyong's Mathmatics' 카테고리의 다른 글

지수함수의 도함수  (0) 2017.04.26
로그함수의 도함수  (0) 2017.04.25
삼각함수의 도함수  (0) 2017.04.24
역함수의 미분법  (0) 2017.04.23
음함수의 미분법  (0) 2017.04.22
매개변수와 매개변수함수의 미분법  (0) 2017.04.21

미분가능한 함수 y=f(x)의 역함수가 존재하고 미분가능할 때 y=f(x)의 역함수의 도함수를 구해보도록 하겠습니다.


이 때, 양변을 x에 대하여 미분하면, 음함수의 미분법에 의하여

이번에는

미분가능한 함수 y=f(x)의 역함수 g(x)가 존재하고 미분가능할 때 합성함수의 미분법을 이용하여 y=g(x)의 역함수의 도함수를 구해보도록 하겠습니다.


g(x)가 f(x)의 도함수이므로

이 때, 합성함수의 미분법에 의하여



2017/04/22 - [Cyong's Mathmatics] - 음함수의 미분법

2017/04/21 - [Cyong's Mathmatics] - 매개변수와 매개변수함수의 미분법

2017/04/17 - [Cyong's Mathmatics] - 함성함수의 미분법

2017/04/16 - [Cyong's Mathmatics] - 함수의 미분법

2017/04/15 - [Cyong's Mathmatics] - 미분법의 기본 공식

2017/04/14 - [Cyong's Mathmatics] - 도함수의 정의

'Cyong's Mathmatics' 카테고리의 다른 글

로그함수의 도함수  (0) 2017.04.25
삼각함수의 도함수  (0) 2017.04.24
역함수의 미분법  (0) 2017.04.23
음함수의 미분법  (0) 2017.04.22
매개변수와 매개변수함수의 미분법  (0) 2017.04.21
함성함수의 미분법  (0) 2017.04.17

x의 함수y가 f(x,y)=0 의 꼴로 주어졌을 때, y를 x 의 음함수라고 합니다.

예를 들어 x+y+1=0 또는 xy+2x+y=0 은 모두 음함수입니다.

이때,

음함수를 양함수로 고치지 않고, y를 x의 함수로 보아 도함수를 구하는 것을 음함수의 미분법이라고 합니다.


음함수의 미분법 이용하여 r이 유리수일 때,

함수 의 도함수를 구해보도록 하겠습니다.


(m,n은 정수, m≠0)이라고 하면

이 때, 양변을 x에 대하여 미분하면, 음함수의 미분법에 의하여



2017/04/17 - [Cyong's Mathmatics] - 함성함수의 미분법

2017/04/16 - [Cyong's Mathmatics] - 함수의 미분법

2017/04/15 - [Cyong's Mathmatics] - 미분법의 기본 공식


'Cyong's Mathmatics' 카테고리의 다른 글

삼각함수의 도함수  (0) 2017.04.24
역함수의 미분법  (0) 2017.04.23
음함수의 미분법  (0) 2017.04.22
매개변수와 매개변수함수의 미분법  (0) 2017.04.21
함성함수의 미분법  (0) 2017.04.17
함수의 미분법  (0) 2017.04.16

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.□

'Cyong's Mathmatics' 카테고리의 다른 글

음함수의 미분법  (0) 2017.04.22
매개변수와 매개변수함수의 미분법  (0) 2017.04.21
함성함수의 미분법  (0) 2017.04.17
함수의 미분법  (0) 2017.04.16
미분법의 기본 공식  (0) 2017.04.15
도함수의 정의  (0) 2017.04.14

+ Recent posts