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6강 — 지수함수

지수함수 f(x) = aˣ. 증가와 감소. 복리를 통한 오일러 수 e.

Used in: 고등학교 1학년 · 물리 1 (감쇠) · 미적분 (eˣ는 자기 자신의 도함수)

f(x)=ax,a>0, a1f(x) = a^x, \quad a > 0,\ a \neq 1
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Rigorous notation, full derivation, hypotheses

정의와 성질

기본 성질

what this means · 지수의 법칙 — 지수에서의 합은 곱이 된다.
what this means · 지수의 음수는 나눗셈이다.
what this means · 지수의 곱셈은 거듭제곱의 거듭제곱이다.

오일러 수

(e)
what this means · 수 e ≈ 2.71828...은 주기가 0으로 가는 복리의 극한으로 자연스럽게 나타난다. 야코프 베르누이(1683)가 도입했다.
(1/2)ˣf(0) = 1 항상

지수함수. 는 증가; (1/2)ˣ는 감소. 모두 (0, 1)을 지난다.

Exercise list

45 exercises · 11 with worked solution (25%)

Application 16Understanding 8Modeling 18Challenge 2Proof 1
  1. Ex. 6.1ApplicationAnswer key

    252^5를 계산하시오.

  2. Ex. 6.2Application

    232^{-3}를 계산하시오.

  3. Ex. 6.3Application

    2x=82^x = 8을 풀이하시오.

  4. Ex. 6.4ApplicationAnswer key

    3x=1/93^x = 1/9을 풀이하시오.

  5. Ex. 6.5Application

    2x+1=322^{x+1} = 32를 풀이하시오.

  6. Ex. 6.6ApplicationAnswer key

    2x>22^x > 2를 풀이하시오.

  7. Ex. 6.7Understanding

    4x=644^x = 64를 풀이하시오.

  8. Ex. 6.8Understanding

    9x=279^x = 27을 풀이하시오.

  9. Ex. 6.9Understanding

    정수 거듭제곱의 정의를 사용하여 ax+y=axaya^{x+y} = a^x \cdot a^y임을 보이시오.

  10. Ex. 6.10Modeling

    박테리아 군집이 매시간 두 배가 됩니다. 처음에 50마리의 박테리아가 있습니다. (a) N(t)N(t)를 모델링하시오. (b) 6시간 후에는 몇 마리가 됩니까? (c) 개체수가 12,800에 도달하는 데 얼마나 걸립니까?

  11. Ex. 6.11Modeling

    연 6%의 연간 자본화로 R$1,000을 투자합니다. (a) tt년 후의 S(t)S(t)를 모델링하시오. (b) 5년 후 계산하시오. (c) 자본화가 월간이라면, 5년 후 잔액은 얼마입니까?

  12. Ex. 6.12Modeling

    탄소-14의 반감기는 5,730년입니다. 한 뼈에 원래 탄소-14의 1/81/8이 포함되어 있습니다. 몇 살입니까?

  13. Ex. 6.13ChallengeAnswer key

    한 도시는 100,000명의 주민이 있고 연 3%로 성장합니다. 인구가 두 배가 되는 데 몇 년이 걸립니까?

    Solve onlineref: ENEM-style
  14. Ex. 6.14ChallengeAnswer key

    4x22x8=04^x - 2 \cdot 2^x - 8 = 0을 풀이하시오. (힌트: u=2xu = 2^x로 치환.)

  15. Ex. 6.15Proof

    a,b>0a, b > 0에 대해 ax=bxa^x = b^x이면 a=ba = b 또는 x=0x = 0임을 보이시오.

  16. Ex. 6.16ApplicationAnswer key

    2x+3=42^{x+3} = 4를 풀이하시오.

    Solve onlineref: OpenStax College Algebra §6.1
  17. Ex. 6.17Application

    52x1=1255^{2x-1} = 125를 풀이하시오.

  18. Ex. 6.18Application

    9x=279^x = 27을 풀이하시오.

  19. Ex. 6.19Application

    3x21=813^{x^2 - 1} = 81을 풀이하시오.

  20. Ex. 6.20Application

    (12)2x=8\left(\frac{1}{2}\right)^{2x} = 8을 풀이하시오.

  21. Ex. 6.21Application

    4x+2x+18=04^x + 2^{x+1} - 8 = 0을 풀이하시오. (힌트: u=2xu = 2^x.)

  22. Ex. 6.22Application

    9x3x+118=09^x - 3^{x+1} - 18 = 0을 풀이하시오.

  23. Ex. 6.23Application

    3x<93^x < 9를 풀이하시오.

  24. Ex. 6.24Application

    5x+1255^{x+1} \geq 25를 풀이하시오.

  25. Ex. 6.25Application

    (14)x>64\left(\frac{1}{4}\right)^x > 64를 풀이하시오.

    Solve onlineref: Stitz-Zeager §6.2
  26. Ex. 6.26Understanding

    같은 평면에 f(x)=2xf(x) = 2^xg(x)=2xg(x) = 2^{-x}를 스케치하시오. 어디서 교차하는지 결정하시오.

  27. Ex. 6.27Understanding

    구간 [2,2][-2, 2]에서 f(x)=2xf(x) = 2^xg(x)=3xg(x) = 3^x를 그래픽으로 비교하시오. 어떤 xx에서 f=gf = g입니까?

  28. Ex. 6.28Understanding

    f(x)=axf(x) = a^xa>1a > 1이면 엄격하게 증가하고 0<a<10 < a < 1이면 엄격하게 감소함을 보이시오.

  29. Ex. 6.29Understanding

    n=1,10,100,1,000,10,000n = 1, 10, 100, 1{,}000, 10{,}000에 대해 (1+1n)n\left(1 + \frac{1}{n}\right)^n을 계산하시오. \e2,71828\e \approx 2{,}71828과 비교하시오.

  30. Ex. 6.30Understanding

    함수 f(x)=axf(x) = a^x가 점 (2,9)(2, 9)를 지나는 aa의 값은 무엇입니까? 점 (3,1/8)(3, 1/8)은?

  31. Ex. 6.31Modeling

    박테리아 배양이 4시간마다 세 배가 됩니다. 처음에 200마리의 박테리아가 있다면, N(t)N(t)를 모델링하고 N(12)N(12)를 계산하시오.

    Solve onlineref: OpenStax College Algebra §6.5
  32. Ex. 6.32ModelingAnswer key

    월 0.8%의 월간 자본화로 R$ 5,000을 투자합니다. (a) 월 단위로 S(t)S(t)를 모델링하시오. (b) 24개월 후 잔액?

  33. Ex. 6.33Modeling

    연속 자본화: S(t)=S0\ertS(t) = S_0 \e^{rt}. 연 r=10%r = 10\%로 R$ 1,000을 투자할 때, 연간 자본화 (1,1051{,}10^5)와 연속 (\e0,5\e^{0{,}5})으로 5년 후의 잔액을 비교하시오.

  34. Ex. 6.34Modeling

    테크네튬-99m (핵의학)의 반감기: 6시간. 초기 용량 200 mCi의 경우, 18시간 후 얼마나 남습니까?

  35. Ex. 6.35Modeling

    한 도시의 인구는 연 2.5%로 성장합니다. 현재 = 80,000이라면, 10년 후는 얼마입니까?

  36. Ex. 6.36ModelingAnswer key

    지수 감쇠: A(t)=A00,5t/TA(t) = A_0 \cdot 0{,}5^{t/T}. A0=100A_0 = 100T=5T = 5의 경우, A(15)A(15)는 얼마입니까? A(0)A(0)는?

  37. Ex. 6.37Modeling

    물에서 빛의 강도는 I(x)=I0\e0,3xI(x) = I_0 \e^{-0{,}3 x} (xx는 미터)로 감쇠합니다. (a) 어떤 깊이에서 I=0,1I0I = 0{,}1 I_0입니까? (b) I0=1,000I_0 = 1{,}000 럭스의 경우, 5m에서 II는 얼마입니까?

  38. Ex. 6.38ModelingAnswer key

    스포츠 낚시에서: 냉장고의 죽은 물고기 온도 T(t)T(t)는 뉴턴의 법칙을 따릅니다: T(t)Ta=(T0Ta)\ektT(t) - T_a = (T_0 - T_a)\e^{-kt}. Ta=5°CT_a = 5\,°C, T0=25°CT_0 = 25\,°C, k=0,1k = 0{,}1/min의 경우: (a) T(10)T(10); (b) 언제 T=6°CT = 6\,°C?

  39. Ex. 6.39Modeling

    약물이 k=0,3k = 0{,}3/h의 비율로 체내에서 제거됩니다. 초기 용량 500 mg의 경우: (a) C(t)C(t)를 모델링하시오; (b) 농도가 초기의 절반이 되는 때는?

  40. Ex. 6.40Modeling

    컴퓨터 네트워크에서 패킷이 tt초 안에 도착할 확률은 P(t)=1\eλtP(t) = 1 - \e^{-\lambda t}로 근사할 수 있습니다. λ=0,5\lambda = 0{,}5/s의 경우: (a) P(2)P(2); (b) 어떤 tt에서 확률이 0.9입니까?

  41. Ex. 6.41Modeling

    커패시터는 V(t)=V0\et/RCV(t) = V_0 \e^{-t/RC}에 따라 방전합니다. V0=12V_0 = 12V, RC=2RC = 2s의 경우: (a) V(1)V(1); (b) 언제 V=1V = 1V?

  42. Ex. 6.42Modeling

    일간 복리: S=S0(1+r/365)365tS = S_0 (1 + r/365)^{365 t}는 연속 자본화를 근사합니다. 연 r=12%r = 12\%, S0=1,000S_0 = 1{,}000의 경우, 2년 동안 SS를 계산하시오.

  43. Ex. 6.43ModelingAnswer key

    인구 연구에서 한 도시는 모델링합니다: P(t)=50,0001,03tP(t) = 50{,}000 \cdot 1{,}03^t, tt는 년 단위. (a) 두 배가 되는 데 얼마나 걸립니까? (b) 백분율 rr 형식의 연간 비율은 얼마입니까?

    Solve onlineref: ENEM 2017
  44. Ex. 6.44Modeling

    차폐에 의해 흡수된 전리 방사선은 I(x)=I0\eμxI(x) = I_0 \e^{-\mu x} (μ\mu = 감쇠 계수)를 따릅니다. μ=0,2\mu = 0{,}2/cm의 경우: (a) 어떤 두께에서 I=I0/10I = I_0/10? (b) 스케치하시오.

  45. Ex. 6.45ModelingAnswer key

    대기 산란 (레일리) — 산란된 푸른 빛의 강도 1/λ4\propto 1/\lambda^4. λv=700\lambda_v = 700 nm (빨강)와 λa=450\lambda_a = 450 nm (파랑)의 경우, 산란 비율은 얼마입니까?

이 강의의 출처

텍스트와 연습문제에 직접 기여한 책만. 일반 카탈로그는 /livros에서.

  • College Algebra — Jay Abramson et al. (OpenStax) · 2022, 2판 · EN · CC-BY · §6.1-6.2: 지수의 정의, 지수 방정식. 블록 D의 출처.
  • Precalculus / College Algebra / Trigonometry — Carl Stitz, Jeff Zeager · 2013, v3 · EN · CC-BY-NC-SA · §6.1-6.2: 지수 부등식.
  • Active Calculus — Matt Boelkins · 2024, ed. 2.0 · EN · CC-BY-NC-SA · §1.6: 비공식 정의 및 수 ee 소개.
  • Algebra and Trigonometry — OpenStax · 2022, 2판 · EN · CC-BY · §6.7: 이자와 성장에서의 응용.
  • Notes on Diffy Qs — Jiří Lebl · 2024, v6.6 · EN · CC-BY-SA · §1.4: N˙=kN\dot N = kN의 해로서의 지수. 문 25와 40의 출처.
  • Mathematics for Machine Learning — Deisenroth, Faisal, Ong · 2020 · EN · 무료 · 8장: ML에서 log-sum-exp 트릭. 문 40의 출처.

Updated on 2026-04-29 · Author(s): Clube da Matemática

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