Lição 54 — Derivada implícita
Derivar y definido implicitamente por equação F(x, y) = 0. Regra da cadeia, tangente a curvas implícitas, segunda derivada implícita.
Used in: Equiv. Math III japonês (implícita + funções inversas) · Equiv. Klasse 11 LK alemão · H2 Math singapurense (derivadas de curvas)
Rigorous notation, full derivation, hypotheses
정의와 음함수 정리
동기
평면 곡선은 를 명시적으로 분리하기 불가능하거나 불편한 경우 형태로 주어질 수 있습니다. 원 과 데카르트의 폴리움 는 정전 예제입니다. 음함수 미분이 이 장애를 극복하는 방법입니다.
형식적 절차
이 점 근처에서 를 의 함수로 정의한다고 합시다.
정전 예제: 원
미분하면: 이므로 (단, ).
고전 곡선 표
| 곡선 | 방정식 | |
|---|---|---|
| 원 | ||
| 타원 | ||
| 쌍곡선 | ||
| 데카르트의 폴리움 |
"If the equation that relates and cannot be solved for explicitly, we can still find by differentiating the equation implicitly." — OpenStax Calculus Volume 1, §3.8
음함수 정리(1차원 경우)
언제 실패하나요. 이면 곡선이 그 점에서 수직 접선을 가지거나 국소적으로 함수를 정의하지 않을 수 있습니다. 예: 원의 점에서 입니다.
2계 음함수 미분
에 를 다시 적용하고, 몫의 법칙을 사용하며, 가 에 의존함을 상기합니다.
풀이 예제
Exercise list
40 exercises · 10 with worked solution (25%)
- Ex. 54.1Application
원 에 대해 를 구하세요.
- Ex. 54.2Application
타원 에 대해 를 계산하세요.
- Ex. 54.3Application
에 대해 음함수 미분으로 를 계산합니다. 를 직접 미분한 것과 일치함을 확인하세요.
- Ex. 54.4Application
쌍곡선 에 대해 를 계산하세요.
- Ex. 54.5Application
에 대해 를 계산하세요.
- Ex. 54.6Application
에 대해 를 계산하세요.
- Ex. 54.7ApplicationAnswer key
에 대해 를 계산하세요.
- Ex. 54.8Application
에 대해 를 계산합니다. 그 결과를 의 미분으로 해석하세요.
- Ex. 54.9ApplicationAnswer key
에 대해 를 계산하세요.
- Ex. 54.10Application
에 대해 를 계산하세요.
- Ex. 54.11ApplicationAnswer key
에 대해 를 구하고 점 에서 계산하세요.
- Ex. 54.12ApplicationAnswer key
에 대해 를 계산하세요.
- Ex. 54.13Application
에 대해 를 계산하세요.
- Ex. 54.14Application
에 대해 를 계산하고 미분이 모든 점에서 존재하는지 논의합니다.
- Ex. 54.15ApplicationAnswer key
원 에서 점 의 접선을 구하세요.
- Ex. 54.16Application
타원 에서 점 의 접선을 구하세요.
- Ex. 54.17Application
에서 점 의 접선을 구하세요.
- Ex. 54.18ApplicationAnswer key
에서 점 의 접선을 구하세요.
- Ex. 54.19Application
에 대해 를 계산하세요.
- Ex. 54.20Application
원 에 대해 모든 수평 및 수직 접선의 점을 구합니다.
- Ex. 54.21Application
데카르트의 폴리움 에 대해 를 계산하고 수평 접선의 점들을 구합니다.
- Ex. 54.22Application
데카르트의 폴리움 에서 점 의 접선을 구합니다.
- Ex. 54.23Modeling
이상 기체 법칙 에서 를 상수로 유지하면서 음함수 미분으로 를 구합니다.
- Ex. 54.24ModelingAnswer key
곡선 에 대해 수평 또는 수직 접선이 있는 점이 있는지 판단합니다.
- Ex. 54.25Modeling
미시경제학에서 무차별 곡선 는 소비자를 무관심하게 하는 두 재화의 조합을 나타냅니다. 음함수 미분을 사용하여 을 구합니다 — 한계 대체율.
- Ex. 54.26Modeling
렘니스케이트 에서 점 의 를 계산합니다.
- Ex. 54.27Modeling
()인 경우 대수 미분으로 를 구합니다.
- Ex. 54.28Modeling
()인 경우 대수 미분으로 를 구합니다. 에서 계산합니다.
- Ex. 54.29Modeling
에 대해 을 의 항으로 구합니다. 에 대한 의 부호를 해석합니다.
- Ex. 54.30Modeling
타원 에 대해 및 를 계산합니다.
- Ex. 54.31Understanding
음함수 정리를 적용하기 위해 조건 이 필요한 이유는 무엇입니까?
- Ex. 54.32UnderstandingAnswer key
명시적으로 를 분리하고 미분하는 것과 비교하여 음함수 미분의 주요 장점은 무엇입니까?
- Ex. 54.33Understanding
음함수 미분을 사용하여 원 의 접선이 접점에서 반지름에 항상 수직임을 보입니다.
- Ex. 54.34Understanding
곡선 에 대해 접선이 존재하거나, 수직일 수 있는 경우와 점이 특이인 경우를 설명합니다.
- Ex. 54.35Understanding
을 암시적으로 미분하는 것이 을 명시적으로 미분하는 것과 같은 결과를 주는지 확인합니다.
- Ex. 54.36UnderstandingAnswer key
에 대해 를 암시적으로 미분할 때 는 무엇입니까? 왜 단순히 가 아닙니까?
- Ex. 54.37Challenge
곡선 에 대해 모든 수평 및 수직 접선의 점을 구합니다.
- Ex. 54.38Challenge
타원 에 대해 을 암시적으로 계산하고 타원 방정식을 사용하여 단순화합니다. (응답: .)
- Ex. 54.39ChallengeAnswer key
에 대해 에서 를 계산합니다. 점이 직접 공식에 대해 특이인 이유를 설명합니다.
- Ex. 54.40Proof
증명. 를 사용하여 연쇄법칙으로 을 에 대해 증명합니다(). 증명이 가 무리수인 경우를 왜 커버하는지 설명합니다.
출처
- Active Calculus 2.0 — Boelkins · 2024 · §2.7 (Derivatives of Functions Given Implicitly). 주요 출처. 라이센스 CC-BY-NC-SA 4.0.
- OpenStax Calculus Volume 1 — OpenStax · 2016 · §3.8 (Implicit Differentiation). 라이센스 CC-BY-NC-SA 4.0.
- APEX Calculus — Hartman et al. · 2024 · v5 · §2.6 (Implicit Differentiation). 라이센스 CC-BY-NC 4.0.