미적분학
강의 (10)
우석대학교 에너지전기공학과
이우금 교수
퀴즈2 검토 퀴즈 (2) 검토: 1) 다음의 극한값을 구하라 (1)
lim
𝑥→1 𝑥2+𝑥−2 𝑥2−1=
0 0부정형 (1): 분수함수 (인수분해)
lim
𝑥→1 𝑥2+𝑥−2 𝑥2−1= lim
𝑥→1 (𝑥−1)(𝑥+2) (𝑥−1)(𝑥+1)= lim
𝑥→1 𝑥+2 𝑥+1=
3 2 (2)lim
𝑥→∞ 3𝑥+1 𝑥2−2𝑥+1=
∞ ∞ 부정형 (2): 분수함수 (분모의 최고차𝑥
2 로 양변을 나눔) lim
𝑥→∞ 3 𝑥+ 1 𝑥2 1−2𝑥+1 𝑥2=
01= 0
(3)lim
𝑥→0 4+𝑥−2 𝑥=
0 0 부정형 (1): 무리함수 (무리수를 유리화) lim
𝑥→0 4+𝑥−2 𝑥= lim
𝑥→0 ( 4+𝑥−2)( 4+𝑥+2) 𝑥( 4+𝑥+2)= lim
𝑥→0 𝑥 𝑥( 4+𝑥+2)= lim
𝑥→0 1 ( 4+𝑥+2)=
1 4 2) 다음에 주어진𝑥
값에서, 함수𝑓 𝑥 =
2𝑥2+2 𝑥+1 의 연속성을 확인하라. (1)𝑥 = 0
함수값:𝑓(0) = 2
함수값=극한값: x=0 에서 연속 극한값:lim
𝑥→0 2𝑥2+2 𝑥+1= 2
(지난주 강의 복습) 3-2. 삼각함수의 극한값
𝑥 → 0
일 때𝑓 𝑥 =
𝑥 𝑠𝑖𝑛 𝑥, (𝑥 = 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛)
의 극한값: 𝑥→0lim
𝑥 𝑠𝑖𝑛 𝑥=
0 0 그림 (2) 에서△
𝐴𝑂𝐵
의 중심각𝑥
는0 < 𝑥 <
𝜋 2 (1/4 분면)
𝑂𝐴 = 𝑂𝐵 = 𝑟
각 도형의 면적관계:△
𝐴𝑂𝐵 <
부채꼴𝐴𝑂𝐵 < △𝐴𝑂𝑇
로 부터𝑠𝑖𝑛 𝑥 <
𝑥 <
𝑡𝑎𝑛 𝑥
위 식을𝑠𝑖𝑛 𝑥
로 나누면 (※𝑛𝑜𝑡𝑒:
1/4 분면에서𝑠𝑖𝑛 𝑥 ≥ 0
)1 <
𝑠𝑖𝑛 𝑥𝑥<
𝑐𝑜𝑠 𝑥1 𝑥 → 0
일 때, 위 부등식의 극한값:lim
𝑥→01 <
𝑥 𝑠𝑖𝑛 𝑥<
1 𝑐𝑜𝑠 𝑥1 < lim
𝑥→0 𝑥 𝑠𝑖𝑛 𝑥< lim
𝑥→0 1 𝑐𝑜𝑠 𝑥∴
1 < lim
𝑥→0 𝑥 𝑠𝑖𝑛 𝑥< 1
𝑥→0lim
𝑥 𝑠𝑖𝑛 𝑥=
1
𝑂 𝐵 𝐴 (그림 2) 𝑥 𝑟 𝐻 𝑇 부정형: case (1) 지난 시간 강의 복습4. 지수함수의 극한 4-1. 지수함수 지수함수의 정의 실수
𝑥
에 대하여,2
𝑥, 5
𝑥 등 과 같이𝑎
𝑥 의 값이 정해지는 함수.𝑦 = 𝑎
𝑥, (𝑎 > 0 , 𝑎 ≠ 1)
로 표시되며,𝑦
는𝑎
를 밑(base)으로 하는𝑥
의 지수함수라 함. 지수함수 그래프는 점(0,1)을 지나고,𝑥
축(𝑦 = 0)
이 점근선 지수함수에서𝑎 > 1
인 경우와0 < 𝑎 < 1
인 경우< 단조증가:
𝑎 > 1
> < 단조감소:0 < 𝑎 < 1
> 4. 지수함수의 극한 1 1 2 𝑦 𝑥 0 𝑦 = 2𝑥 1 1 0.5 𝑦 𝑥 0 𝑦 = 0.5𝑥4-2. 지수함수의 극한값 (1)
𝑎 > 1
인 경우 lim
𝑥→∞𝑎
𝑥= ∞
lim
𝑥→−∞𝑎
𝑥= 0
lim
𝑥→0𝑎
𝑥= 1
lim
𝑥→1𝑎
𝑥= 𝑎
(2)
0 < 𝑎 < 1
인 경우 lim
𝑥→∞𝑎
𝑥= 0
lim
𝑥→−∞𝑎
𝑥= ∞
lim
𝑥→0𝑎
𝑥= 1
lim
𝑥→1𝑎
𝑥= 𝑎
4. 지수함수의 극한 1 1 𝑎 𝑦 𝑥 0 𝑦 = 𝑎𝑥 1 1 𝑎 𝑦 𝑥 0 𝑦 = 𝑎𝑥예제) 다음의 극한값을 구하라. (1)
lim
𝑥→03
𝑥= 3
0= 1
(2)lim
𝑥→∞ 4𝑥 2𝑥=
∞ ∞ lim
𝑥→∞ 4𝑥 2𝑥= lim
𝑥→∞ 4 2 𝑥= lim
𝑥→∞2
𝑥=
∞
(3)lim
𝑥→∞ 2𝑥 5𝑥=
∞ ∞ lim
𝑥→∞ 2𝑥 5𝑥= lim
𝑥→∞ 2 5 𝑥= 0
(4)lim
𝑥→∞6
𝑥∙
1 3 𝑥= ∞ × 0
lim
𝑥→∞6
𝑥∙
1 3 𝑥= lim
𝑥→∞ 6 3 𝑥= lim
𝑥→∞2
𝑥= ∞
확정형 부정형 (2) 기타형 부정형 (2) 4. 지수함수의 극한5. 로그함수의 극한 5-1. 로그함수 로그의 정의 임의의 양수
𝑏
에 대해,𝑎
𝑥= 𝑏 , (𝑎 > 0 , 𝑎 ≠ 1)
를 만족시키는 실수𝑥
는 오직 하나 존재함. 이 임의의 양수𝑏
에 대한𝑥
값은,𝑥 = 𝑙𝑜𝑔
𝑎𝑏
로 표시됨.𝑥
는𝑎
를 밑(base)으로 하는𝑏
의 로그𝑏
는𝑎
를 밑으로 하는 로그𝑥
의 진수 예시)3
𝑥= 9
에서𝑥
의 값을 구하라. 3
𝑥= 9 𝑥 = log
39 = log
33
2= 2
𝑥
는 3을 밑으로 하는 9의 로그 9는 3을 밑으로 하는 로그𝑥
의 진수 5. 로그함수의 극한 로그함수
양의 실수
𝑥
에 대하여log
2𝑥 , log
3𝑥
등과 같이log
𝑎𝑥
의 값이 정해지는 함수𝑦 = log
𝑎𝑥 , (𝑎 > 0, 𝑎 ≠ 1)
로그함수 그래프는 점(1, 0)을 지나고,𝑦
축(𝑥 = 0)
이 점근선 로그함수 에서𝑎 > 1
인 경우와0 < 𝑎 < 1
인 경우 < 단조증가:𝑎 > 1
> < 단조감소:0 < 𝑎 < 1
> 5. 로그함수의 극한 1 2 1 𝑦 𝑥 0𝑦 = log
2𝑥
1 1 0.5 𝑦 𝑥 0𝑦 = log
0.5𝑥
5-2. 로그함수의 극한값 (1)
𝑎 > 1
인 경우 lim
𝑥→∞log
𝑎𝑥 = ∞
lim
𝑥→+0log
𝑎𝑥 = −∞
lim
𝑥→𝑎log
𝑎𝑥 = 1
lim
𝑥→1log
𝑎𝑥 = 0
(2)0 < 𝑎 < 1
인 경우 lim
𝑥→∞log
𝑎𝑥 = −∞
lim
𝑥→+0log
𝑎𝑥 = ∞
lim
𝑥→𝑎log
𝑎𝑥 = 1
lim
𝑥→1log
𝑎𝑥 = 0
1 𝑎 1 𝑦 𝑥 0𝑦 = log
𝑎𝑥
1 1 𝑎 𝑦 𝑥 0𝑦 = log
𝑎𝑥
5. 로그함수의 극한예제1) 다음 로그함수의 극한값을 구하라. (1)
𝑦 = log
0.5𝑥
i)lim
𝑥→+0log
0.5𝑥 = ∞
ii)lim
𝑥→∞log
0.5𝑥 = −∞
iii)lim
𝑥→0.5log
0.5𝑥 = 1
iv)lim
𝑥→1log
0.5𝑥 = 0
(2)𝑦 = log
2𝑥 − 1
(※𝑛𝑜𝑡𝑒:
점근선𝑥 = 1
) i)lim
𝑥→1+0log
2𝑥 − 1 = −∞
ii)lim
𝑥→∞log
2𝑥 − 1 = ∞
iii)lim
𝑥→3log
2𝑥 − 1 = 1
iv)lim
𝑥→2log
2𝑥 − 1 = 0
5. 로그함수의 극한 1 1 0.5 𝑦 𝑥 0𝑦 = log
0.5𝑥
2 3 1 𝑦 𝑥 0𝑦 = log
2(𝑥 − 1)
1 점근선 극한값
𝑒
(자연상수) 의 정의 𝑥
가0
에 한없이 접근할 때 함수𝑓 𝑥 = 1 + 𝑥
1 𝑥 의 극한값lim
𝑥→01 + 𝑥
1 𝑥= 𝑒
맥로린(Maclaurin) 급수 전개식:1 + 𝑥
𝑛= 1 + 𝑛𝑥 +
𝑛(𝑛−1) 2!𝑥
2+
𝑛(𝑛−1)(𝑛−2) 3!𝑥
3+ ⋯
예시:1 + 𝑥
3= 1 + 3𝑥 +
3(3−1)2!𝑥
2+
3(3−1)(3−2)3!𝑥
3= 1 + 3𝑥 + 3𝑥
2+ 𝑥
3 맥로린급수 전개식에서𝑛 =
1 𝑥 을 대입하고, 극한값을 구하면,1 + 𝑥
1 𝑥= 1 +
1 𝑥∙ 𝑥 +
1 2!∙
1 𝑥 1 𝑥− 1 ∙ 𝑥
2+
1 3!∙
1 𝑥 1 𝑥− 1
1 𝑥− 2 ∙ 𝑥
3+ ⋯
= 1 + 1 +
(1−𝑥)2!+
(1−𝑥)(1−2𝑥)3!+ ⋯
lim
𝑥→01 + 𝑥
1 𝑥= lim
𝑥→02 +
(1−𝑥) 2!+
(1−𝑥)(1−2𝑥) 3!+ ⋯ = 2 +
1 2!+
1 3!+ ⋯ = 2.718281828 …
이 무리수 2.718281828 … 를 자연상수𝑒
라 함. 1 5. 로그함수의 극한예제2) 다음의 극한값을 구하라. (1)