Herald-Lab

​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..

다이버전스(발산, divergence): 벡터 미적분학에 등장하는 벡터 연산자 중 하나로, 계의 한 지점에서 벡터장이 퍼지는 지(발산) 아니면 모여서 사라지는 지(수렴)를 보여준다. divergence는 임의의 한 점(x, y, z)이 있는 공간 내에 벡터장이 퍼지는 지 아니면 모여서 사라지는 지를 나타낸다. 벡터장의 발산은 각 점에서의 스칼라 값으로 나타난다. ​ 다이버전스 | Divergence ■ 의미: 델과 벡터장을 '스칼라곱'한 연산자 두 벡터의 스칼라곱이 스칼라량인 것처럼 다이버전스도 스칼라량이다. ⇒ divergence는 델 연산자와 벡터장의 내적으로 스칼라장이다. 다이버전스를 구하는 연산은 항상 벡터에 대해서만 작용한다. ⇒ divergence는 벡터장에만 사용할 수 있다. ​ 만약 벡터 ..

다변수 함수(multivariable functions): 둘 이상의 독립변수를 갖는 함수 다변수 실함수와 다변수 복소함수를 포함함 물리학에서 발견할 수 있는 대표적인 예는 기체의 압력을 들 수 있다. ⇒ 기체 압력(p)은 부피(V)와 온도(T)에 동시에 영향을 받는다. ​ 또한 기하에서 원통(실린더, cylinder)[그림 1]의 부피는 다변수 함수에 해당한다. 의미: 원통의 부피는 뚜껑의 반지름과 원통의 높이에 의존한다. 종속변수는 부피(V)이다. 독립변수는 원통의 반지름 r과 원통의 높이 h로 V(r, h)로 부피 식을 표현할 수 있다. ​ 원통의 부피는 두 개의 독립변수에 의해 결정되므로, 이변수 함수라고 한다. ​ 편미분 Partial Derivatives 미분적분학에서 편미분이란 둘 이상의 변..

역도함수 구간 I에서 f(x)가 정의된다고 할 때, F(x)를 f(x)의 역도함수(antiderivative)라 하자. - 구간 I에서 역도함수 F(x)와 f(x)가 정의될 때, f(x)는 역도함수의 도함수로 표현할 수 있다. - F(x)는 f(x)의 역도함수로, x∈I를 만족한다. F(x) 찾기 예를 들어, x^2(f(x))의 역도함수로 x^3/3이 가능함을 계산할 수 있다. 뿐만 아니라 (x^3/3)+5 또는 (x^3/3)-7도 x^2의 역도함수가 됨을 미분표를 활용해 쉽게 확인할 수 있다. - 상수함수의 도함수는 0이다. +5나 -7은 constant로 C로 일반화하여 표현가능하다. f(x)의 antiderivative는 증명 과정에서 본 것처럼 다양한 constant를 가질 수 있으므로, 역도함수..

미분표 미분적분학 개념에서 다룬 미분식들을 표로 정리하면 다음과 같다. - C: a constant and real number - k: a constant and real number - n: real numbers - f, g, u, v: the functions with respect to the real variable x f(x), g(x), u(x), v(x) - a: base a of the exponential and logarithmic functions (단, a>0, a≠1 조건(conditions)을 갖는다.) 상수함수의 도함수 멱의 법칙(power rule) 미분에서의 멱의 법칙은 뉴턴과 라이프니츠가 독립적으로 유도(17세기 중반)했다. 한편 적분에서의 멱의 법칙은 이보다 이른 시..

미적분학에서 f에 대한 2차 도함수(second derivative)은 'f의 도함수에 대한 도함수'를 의미한다. - f'(x)가 미분가능(differentiable)이라면, f(x)에 대한 2차 도함수를 찾을 수 있다. - 2차 도함수는 다음과 같이 표기한다. 2차 도함수는 선형관계(linear relationship)를 만족한다. 2차 도함수의 활용 물리학에서 위치(position)는 시간의 함수로 표현할 수 있다. s(t) 위치를 시간의 함수로 표현할 때, 속도(velocity)는 위치함수의 도함수로 정의한다. 속도 ■ 한편, 속도함수가 연속한다면 이것의 도함수를 구할 수도 있는데, 속도함수의 도함수를 가속도(acceleration)라고 정의한다. 가속도 ■ 마지막으로 가속도의 도함수의 개념으로 가..

x→a일 때, 식 1의 함수 α(x)를 무한소(infinitesimal)라고 부른다. x→a의 조건에서 α(x)와 β(x)를 무한히 작은 크기의 함수라고 할 때, 다음 4가지 극한의 특성을 알아보자. 1. then we can say that the function α(x) is an infinitesimal of higher order than β(x). 2. then, the function α(x) and β(x) are called the infinitesimals of the same order. 3. then, the function α(x) is called an infinitesimal of order n compared with the function β(x). 4. then, the f..

극한의 부정형으로 지금까지 0/0 부정형, 그리고 ∞/∞ 부정형을 알아보았다. 이외에도 실전문제에서는 다음과 같은 부정형도 만날 수 있다. - 차 부정형: ∞-∞ 부정형 - 곱 부정형: 0×∞ 부정형 차 부정형의 풀이 차 부정형은 식 1의 형태로 무한대를 그대로 대입하면 연산 결과가 0 또는 무한대로 구해진다. 차 부정형은 식의 종류에 따라 다음 풀이법을 갖는다. 1. 식이 다항식-다항식 꼴이라면, 먼저 최고차항을 묶어주어 계산한다. 식 2는 최고차항이 x^2이므로, 이를 묶어주면 다음과 같이 계산할 수 있다. 2. 식에 무리식이 있다면, 유리화를 해준다. 식 3에 존재하는 무리식을 다음과 같이 풀어 계산할 수 있다. EXAMPLE 1. 다음 식을 구하시오. SOLUTION. ■ 곱 부정형의 풀이 무한소..

지금까지 우리는 다양한 피적분함수에 대한 기본적분표 및 적분법(적분전략)을 살펴보았다. 기본적분표 피적분함수의 가장 간단한 형태에 대한 적분 중 특히 부정적분표는 매우 중요하며, 복잡한 형태의 적분의 원활한 풀이를 위해 암기를 요구하기도 한다. 부정적분표를 기본으로 적분의 일반성질 중 아래의 5가지 성질을 특히 주목하도록 한다. 적분의 풀이 부정적분표와 적분의 5가지 일반성질을 기초로 적분은 다음과 같은 풀이과정을 갖는다. [1] 간단한 피적분함수의 유도한다. [2] 치환대상을 찾는다. 피적분함수 내에서 u=g(x)로 치환했을 때, 그것의 미분 du=g'(x)dx가 피적분함수의 인수로 곱해진 함수 g(x)를 찾는 것이 좋다. - 적분전략 중 치환적분법을 사용할 수 있다. [3] 피적분함수의 치환에 실패할..