[차현우] 실력편 미적분II (2014) - 최대 · 최소와 미분 |
연습문제 16-1// |
필수예제 16-1에서 X+2Y=2에서 X^3+Y^2를 Y에 관한 식으로 정리해서 최댓값, 최솟값을 구해보았는데 몇 번을 다시 풀어봐도 답이 안나옵니다....ㅎㅎ X에 관한 범위를 Y에 관한 범위 (1/2<=Y<=1)로 바꾸고 미분한 결과 Y에 관한 식을 이 구간에서 감소함수라는 것을 확인 했고, 이때 X값은 최솟값, 최댓값일때 1/2, 1가 되는 것도 확인 했습니다. 그런데 주어진 식에 대입하면 최댓값과 최솟값이 다르게 나오는데, 왜 그런지 알려주시면 감사하겠습니다. |
아닙니다. X에 관하여 표현을 하던지, Y에 관하여 표현을 하던지, 최대, 최솟값은 같게 나옵니다.
실제로 직접 전개를 해보면, X = 2-2Y를 대입하여,
(2-2Y)³ + Y² = -8Y³ + 24Y² - 24Y + 8 + Y² = -8Y² + 25Y² - 24Y + 8 이 되며, 이 식을 g(Y)라고 하면,
g'(Y) = -24Y² + 50Y - 24 = -2(12Y² - 25Y + 12) = -2(3Y-4)(4Y-3) 이 됩니다.
Y<3/4 이면, g(Y)가 감소, 3/4 < Y < 4/3 이면 g(Y)가 증가하기 때문에
1/2 ≤ Y ≤ 1 인 구간에서는 Y = 3/4일 때가 g(Y)는 극솟값이자, 최솟값을 갖는 상황이 되며,
Y=1/2 혹은 Y=1일 때, 최댓값을 갖게 되겠네요.
Y = 3/4 를 대입하면, g(3/4) = (2 - 3/2)³ + (3/4)² = 1/8 + 9/16 = 11/16 이라는 값이 나오게 되어 최솟값은 같게 나오네요.
또한 Y = 1이면, g(1) = 0 + 1 = 1 이 되며, g(1/2) = 1 + (1/2)² = 1 + 1/4 = 5/4가 되므로,
g(1) < g(1/2) 이며, 결국 해당 구간에서 g(1/2) = 5/4 가 최댓값이라는 것을 확인할 수 있고, 이는 X에 대한 식으로 찾아낸 결과와 같습니다.
실제로, X = 1/2 이면, Y = 3/4 인데, 이 상황이 최솟값을 갖는 상황이고,
X = 1이면, Y = 1/2이고, 이 상황이 최댓값을 갖는 상황입니다.
Y에 관한 식으로 표현했을 때, 해당 구간에서는 단순히 감소함수가 아닌, Y = 3/4를 기점으로 증감이 변하는 그래프입니다. 아마 Y에 관한 식으로 표현하면서 숫자가 조금 커져서 중간 계산 과정에서의 실수가 있었던 것 같네요. |