유리함수의 미분은 곡선의 기울기 계산, 접선의 방정식 구하기, 그리고 극값과 변곡점 찾기 등에서 중요한 역할을 합니다. 이번 글에서는 유리함수 미분을 활용한 예제 문제와 풀이를 3가지 소개하겠습니다.

예제 1: 특정 점에서의 기울기 구하기
문제: 함수 f(x)=1x에서 x=2일 때의 기울기를 구하세요.
풀이:
1. f(x)=1x의 미분을 구합니다:
f′(x)=−1x2.
2. x=2일 때의 기울기를 계산합니다:
f′(2)=−122=−14.
따라서 x=2에서의 기울기는 −14입니다.
예제 2: 접선의 방정식 구하기
문제: 함수 g(x)=2x+1에서 x=1에서의 접선의 방정식을 구하세요.
풀이:
1. g(x)=2x+1의 미분을 구합니다:
g′(x)=ddx(2x+1)=−2(x+1)2.
2. x=1에서의 기울기를 계산합니다:
g′(1)=−2(1+1)2=−24=−12.
3. g(x)에서 x=1일 때 y 값을 구합니다:
g(1)=21+1=22=1.
4. 접선의 방정식은 기울기-점 방정식을 사용합니다:
y−y1=m(x−x1),
여기서 m=−12, (x1,y1)=(1,1)이므로:
y−1=−12(x−1).
이를 정리하면:
y=−12x+32.
따라서 접선의 방정식은 y=−12x+32입니다.
예제 3: 극값 찾기
문제: 함수 h(x)=xx+1의 극값을 구하세요.
풀이:
1. h(x)의 미분을 구합니다. 곱셈-나눗셈의 미분 공식을 사용합니다:
h′(x)=(x+1)⋅1−x⋅1(x+1)2=x+1−x(x+1)2=1(x+1)2.
2. h′(x)=0을 풀어 극값을 찾습니다:
1(x+1)2=0.
분모는 0이 될 수 없으므로, h′(x)=0인 값이 없습니다. 따라서 h(x)는 극값이 없습니다.
3. 추가적으로 h(x)의 성질을 분석하면, 함수는 x→−1에서 정의되지 않으며, 증가 또는 감소하는 경향만을 가집니다.
결론
유리함수의 미분은 기울기 계산, 접선 방정식 구하기, 그리고 극값 및 함수의 성질을 분석하는 데 유용합니다. 위의 예제를 통해 유리함수 미분의 기본 원리와 활용법을 이해할 수 있습니다.
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