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​앞선 챕터에서 우리는 미분적분학에서 핵심적으로 다루는 (1)함수와 (2)접선의 의미를 아래와 같이 공부하였다.함수: 집합 X의 각 원소 x를 집합 Y에 있는 오직 한 원소 f(x)에 대응시키는 일련의 규칙, 원소 x는 독립변수, 함수값 또는 상 f(x)는 종속변수이다.접선: 어떠한 그래프 상에 '한 지점에 접하는 직선', 할선의 기울기의 극한으로 값을 구한다. 미분에 대한 접근Approach to Differentiation  ​[그림 1]을 통해 주어진 함수는 다음과 같이 변화함을 알 수 있다.0~5초: 변화율 없음5~7초: 우상향 변화, y의 변화율은 양의 값을 가짐7~8초: 우상향 변화, 5~7초보다 더욱 급변함8~9초: 우하향 변화, y의 변화율은 음의 값을 가짐9~12초: 우하향 변화, 8~9..

​미분적분학(calculus): 미적분학, 함수로 표현할 수 있는 어떠한 물리량의 '변화'를 분석하는 데 사용되는 수학기법함수(function): 어떠한 집합 X, Y에 대한 함수 f란, 아래를 만족하는 대응관계로 정의한다. [그림 1]임의의 원소(element) x에 대해 그에 대응하는 원소 y가 유일하게 존재한다. 이때 원소 x는 집합 X에 속하고, 원소 y는 집합 Y에 속한다.집합 X는 정의역(domain), 집합 Y는 공역(codomain)이다.원소 x에 대응되는 원소를 x의 함수값(value of a function) 또는 상(image)이라 한다. 함수값은 f(x)로 표기한다.치역(range): 모든 함수값을 모은 집합으로 f(X)로 표기한다.   즉, 함수 f란, 집합 X의 각 원소 x를 집..

곡선 함수의 넓이를 구할 때, 직사각형의 넓이를 설정하는 방법으로 총 3가지를 알아보았다. 특히, 표본점의 근사식은 곡선의 길이, 입체의 부피, 질량중심, 압력에 의한 힘(force) 등 다양한 물리량을 구하는 문제에 활용된다. 그러므로 이러한 형태의 극한은 특별한 이름과 기호를 붙일 수 있다.  정적분의 정의 | Definition of Definite Integral​단, 극한이 존재하고 표본점을 어떤 식으로 잡더라도 그 값은 서로 동일하다고 가정한다. 그리고 이 극한이 존재할 때 f는 [a, b] 구간에서 적분가능(integrable)이라 한다.■​ 적분법Integration 정적분에 나온 적분기호 ∫(인테그랄, integral)은 적분법에 쓰이는 대표 기호로 각각의 의미를 알아보자.   적분법으로..

앞선 챕터에서 우리는 오른쪽 근사와 왼쪽 근사를 알아보았다. 그리고 서로 다른 끝점에 의해 아래와 같은 대소 관계를 가짐을 확인했다.​이제는 이 아이디어를 확장하여 일반적인 영역 S에 적용할 수 있는 방법론을 알아보자.  [1] 먼저 어떤 함수 f(x)에 의해 생겨난 S에 대해 동일한 폭을 갖는 n개의 직사각형을 [그림 1]과 같이 나눈다. 단, 여기서는 오른쪽 끝점들(right endpoints)로 설정한 면적에 설명을 한정한다.  [2] 구간 [a, b](지점 a에서 b까지의 구간)의 폭 값은 b-a이고, n개의 직사각형 폭이 모두 Δx일 때, Δx는 아래 값을 만족한다.  구간 [a, b]의 전체 길이(폭)는 (n개의 직사각형) x (Δx)의 값과 같다.​[3] 직사각형은 [a, b]에서 n개의 부..

아르키메데스의 소진법Method of Exhaustion ​현대적인 적분 개의 기원은 고대 그리스 시대의 수학자 아르키메데스(Archimedes of Syracuse, B.C. 287 - B.C. 212)가 곡선을 가진 도형의 면적과 부피를 구함에 있어, 오늘날의 적분과 매우 유사한 방법을 사용한 데서 출발한다.아르키메데스의 소진법: 아르키메데스는 [그림 1]과 같이, 포물선을 가로지르는 특정한 직선에 의해 경계를 갖춘 면적(parabolic segment)의 넓이를 구하는 것을 탐구했는데, 이에 대한 해결책으로 그는 [그림 2]와 같은 포물선에 내접한 삼각형 면적을 반복적으로 만들어 나가는 '소진법(消盡法, method of exhaustion)'을 구상했다.​  [그림 2]와 같이 포물선에 내접한 첫..

들어가기Introduction 미분방정식(differential equation, DE)이란, 미지의 함수와 그 도함수로 구성된 식으로 미분방정식의 풀이는 자연과학, 경제학 등 다양한 현상을 모델링하는 데 필수적으로 활용되는 기술이다.현실에서의 자연현상은 함수가 무엇인지는 모른 채 함숫값과 변화율만이 주어지고, 이를 통해 원함수(원래 함수)를 추리해야하는 경우가 대부분이다.상미분방정식(ordinary differential equation, ODE): 미지의 함수가 일변수인 상미분항만을 포함한 DE편미분방정식(partial differential eqaution, PDE): 미지의 함수가 두 개 이상의 변수를 갖고, 이에 관한 편미분항을 포함한 DE​상미분방정식은 구하려는 함수가 1개의 독립변수만을 가지..

미분의 여러 가지 내용을 증명하는 데 삼각함수의 극한 값들이 중요하게 활용된다. ​ 사인 함수 sinx의 극한 식 1 -|x|≤sinx≤|x|이므로, squeeze theorem을 이용하면, 식 1이 성립함을 확인할 수 있다. sinx/x의 극한 식 2 x 값을 극도록 줄일수록 0.999...로 계산된다. sinπ/x의 극한 존재하지 않는다. x^2(sin(1/x))의 극한 부등식의 관계 -1≤sin(1/x)≤1에 x^2을 곱하면, 식 3 식 3을 얻을 수 있다. 식 4 식 4에 근거해, 식 3에 squeeze theorem을 적용하면, x^2(sin(1/x))은 0이라 할 수 있다. 코사인 함수 cosx의 극한 모든 x에 대해 0≤1-cosx≤|x|이므로, lim_{a→0}(1-cosx)=0이 성립하고..

자연로그 밑 e 자연로그 밑(natural constant) e는 어떤 로그의 밑이 극한값 식 1로 정의될 때의 밑을 의미하며, 실수 중 무리수에 속하는 초월수(transcendental number; 계수가 유리수인 어떤 다항 방정식의 해도 될 수 없는 복소수)로 분류된다. 약 2.71828로 근사되는 수로 극한값으로 다음과 같이 표현된다. 식 1 u=1/n으로 치환한다면, n→∞일 때 1/n→0이고, e를 식 2로 재정의 할 수 있다. 식 2 그래프 표현 함수 f(x)=(1+x)^1/x의 그래프에서 불연속점 (0, e)를 확인할 수 있다. f(x)=(1+1/x)^x의 그래프에서 점근선 y=e로 나타난다. e의 역사 무리수 e가 최초로 기록된 것은 1618년 존 네이피어(John Napier, 1550..

곱미분 Product Rule(PR) 함수 f와 g(이전 함수, 구함수)가 모두 미분 가능할 때, 이전 함수를 곱하거나 나눔으로써 얻어지는 새로운 함수의 도함수 역시 구할 수 있다. 곱미분은 구함수를 곱하여 얻은 새로운 함수의 도함수를 구하는 방법을 의미한다. ​ 곱미분 Product Rule - PR ​ ■ 두 함수의 곱의 도함수는 앞의 함수에 뒤의 함수의 도함수를 곱한 값에 뒤의 함수에 앞의 함수의 도함수를 곱한 둘을 더한 값과 같다. ​ 만약 세 함수 f, g, h를 곱한 것을 구한다고 하면 곱미분은 다음과 같이 확장될 수 있다. ​ 확장된 곱미분 ​​ ■ ​ 곱미분의 증명 [1] f(x)와 g(x)는 미분가능한 함수이고, 만약 r=f(x)g(x)라 하면, 이다. ​ [2] 여기서 분자 항에 f(x..

상수함수 모든 함수 중 상수함수는 가장 간단한 함수의 형태로 다음과 같이 그래프가 나타난다. 상수함수는 y=c의 꼴로 c는 상수(constant)를 뜻한다. 이 상수함수의 도함수는 아래 식과 같다. ​ 상수함수의 도함수 Constant Rule ■ 상수함수의 도함수는 다음과 같이 증명된다. ​ □ 거듭제곱함수 함수 f(x)=x^n의 n이 양의 정수를 가질 때를 생각해보자. 만약 n=1이라면 f(x)=x^1=1이고, 그래프는 f(x)=x=1의 직선형태로 나타날 것이다. 다음 n이 2, 3일 때를 생각해보자. ​ 1) if n=2 □ 2) if n=3 □ ​ 위의 연산을 반복하면 우리는 어떠한 규칙을 얻을 수 있는데, n이 양의 정수일 때 거듭제곱함수의 도함수는 다음과 같다. ​ 양의 거듭제곱 법칙 ■ 양의..