도형 문제에서 삼각함수의 극한 근사 (ft. 22 6월 분석)
게시글 주소: https://orbi.kr/00062556894
21 수학 6평 (미적) (ft. 개념 정리).pdf
*뒷 부분 문제 풀이에 2022학년도 6월 미적분 28번을 활용했습니다. 그리고 이전 글에서 '기출 분석 얼마나 해야되냐'라고 물어봐주신 분이 계셔서 제가 고등학교 3학년 때 6모 끝나고 그 다음 날 정리했던 파일을 공유합니다. 이 정도 분석하면 '1회독은 했다'라고 말할 수 있으리라 생각합니다! 학습에 참고하시면 좋겠습니다.
삼도극 근사는 크게 두 종류가 있습니다.
1. 식을 작성하기 전에 상황부터 근사해서 생각하는 것
2. 식을 작성한 후에 식을 근사해서 정리하는 것
저는 1번은 피하고 2번을 추구하는 타입입니다. 이유는 1번을 잘못 생각하다가 망하기 쉽다고 느꼈기 때문입니다. 반면 2번은 논리적인 과정을 통해 증명 가능하기 때문에 훈련 후 적극적으로 사용하길 권합니다. 저도 22 6모에서 처음 평가원 삼도극 문항을 현장에서 접했을 때 '하...' 하다가 극악의 근사 치기로 답 잘 냈던 기억이 있거든요 ㅎㅎ
그래서 이번 시간에는 '2. 식을 작성한 후에 식을 근사해서 정리하는 것'을 소개하겠습니다. 물론 이거 특별한 거 아니고 유튜브든 오르비든 구글이든 어디든 검색하면 나오긴 하는데 저도 종종 설명할 일이 있을테니.. 제 방식대로 가볍게 남겨둘게요.
물론 교과서적으로 lim 분배해 극한을 구하실 수 있을 때 이런 수능 개념들을 공부하기 시작해야합니다.
정석대로 풀지도 못하면서 이런 스킬만 익히면 실력 안 늘어요. (당연한 말)
우선 근사에 대한 이해를 하려면 '삼각함수를 특정 구간을 잡으면 다항함수로 표현해도 괜찮다'라는 것을 알아야합니다. 이것은 '테일러 급수'라는 것을 알아야 우리가 표현할 수 있는데요, 테일러 급수는 테일러 정리를 통해 정의하고 테일러 정리는 평균값 정리의 일반화된 상황입니다.
<평균값 정리 (Mean Value Theorem)>

닫힌 구간 [a, b]에서 연속이고 열린 구간 (a, b)에서 미분가능한 함수 f(x)는 위를 만족합니다. 이때 저 E를 뒤집어놓은 듯한 기호는 'exists'로서 존재한다는 뜻이고 's.t.'는 such that으로 '다음을 만족하는' 정도입니다. 정리해보면 '조건을 만족할 때, 두 끝 점의 평균변화율과 같은 값의 순간변화율을 가질 때가 존재한다' 정도겠네요.
이는 아래와 같이 작성해볼 수 있습니다.

그리고 기하, 확률과 통계 선택자 분들을 위해 이계도함수와 n계도함수에 대해 살펴봅시다. 먼저 도함수의 정의는 다음과 같습니다.

그리고 이계도함수의 정의는 다음과 같습니다.

뭐 이거 이렇게 표현해도 문제 없긴 하겠죠

아무튼 같은 방식으로 3계도함수는 이럴 것이고

그럼 n계도함수는 이럴 것을 알 수 있죠!

자 이제 넘어가봅시다.
<테일러 정리 (Taylor's Theorem)>

닫힌 구간 [a, b]에서 연속인 함수 f(x)와 f^(n)(x)에 대해 열린 구간 (a, b)에서 함수 f^(n+1)(x)가 정의되면 이렇게 쭉 가서...

닫힌 구간 [a, b]에서 함수 f(x)와 f^(n)(x) (f(x)의 n계도함수, n번 미분한 함수) 가 연속이고 f^(n+1)(x)가 열린 구간 (a, b)에서 정의될 때 위가 성립합니다.
초반부를 다음과 같이 이해해본다면

n=0일 때가 우리가 수학2에서 공부했던 평균값 정리임을 확인할 수 있습니다.
단순히 표현해보면 다음이 되겠습니다.

여기서 우리가 상수 b를 독립변수 x로 바꾸어주면 다음과 같은 형태가 될 것이고요

이제 아래와 같이 함수를 잡았을 때


만약 다음이 성립한다면

n->inf일 때 우리가 f(x)를 이렇게 작성해볼 수 있겠죠

즉, 우리는 테일러 정리 조건을 만족하는 함수 f(x)에 대해 n->inf일 때 R_n(x)->0이라면 다음을 얻을 수 있습니다.
그리고 우리는 이것을 x=a를 중심으로 한 테일러 급수라고 할 거예요! (대충 x=a 근처에서는 좌변의 함수를 우변의 다항함수로 근사할 수 있다 정도로 받아들이시면 충분할 것 같습니다)

상황을 만족하는 대표적인 함수 몇 가지를 가져와 적당한 a값을 잡아보면 이제 이러합니다.




자 수고하셨습니다! 이제 우리가 삼도극에서 자주 볼 sin(x), 1-cos(x), tan(x)에 대해 생각해봅시다. sin(x)에 대한 x=0을 중심으로 한 테일러 급수를 전개해보면

sin은 이렇게 될 것이고 cos은 x=0을 중심으로 테일러 전개 해보면 다음과 같으니까

1-cos은 이렇게 되겠네요!

tan는 규칙성이 조금 특이해서 일단 다음과 같이 된다 정도만 확인해두시면 되겠습니다.

그럼 이제 문제를 풀어볼까요?

테일러 급수 통해 분자를 다항함수로 잡아준 다음에 분모 분자를 x로 나눠주면 lim 분배 가능하겠죠?
이때 우리가 x->inf면 최고차항 계수를 비교하듯 앞으로 x->0이면 최저차항 계수를 비교할 생각을 하자고 합시다.

같은 방식으로 이게 성립함도 확인할 수 있고

이게 성립함도 확인할 수 있습니다.
보통은 우리가 아래의 sin(x)~x, 1-cos(x)~x^2/2, tan(x)~x로만 근사를 배워



극한을 처리하는데 이렇게 되면 다음과 같은 상황에서 문제가 생깁니다.

이처럼 최저차항이 날아갈 때는 x->inf 일 때 입장에서는 최고차항이 날아가는 셈이기 때문에 단순히 x-x=0으로 생각하면 안됩니다. 다시 말해 이는 부정형 감성이기 때문에 직접 계산을 해주어야 하고 교과서대로 식 조작 후 근사하면 이렇게 해결 가능합니다.

혹은 테일러 급수 때리면 이렇게도 됩니다.

이제 정리해주면 다음과 같이 1/2을 얻을 수 있습니다.

추가로 만약 다음과 같이 주어졌어도 테일러 급수 활용해 간단히 해결해볼 수 있겟죠!

자 여기까지면 끝! 근데 평균값 정리의 확장으로 테일러 정리를 알고 얘를 n->inf 했을 때 마지막 항이 0으로 수렴하면 테일러 급수로 함수를 표현할 수 있는데 이걸 뭐 어떻게 뭐... 너무 길죠? 그래서 그냥 다음 결과만 기억하면 되고, 최저차항 날아갈 때만 조심하자고 생각하면 됩니다.



자 그럼 문제 하나 풀어보고 끝낼게요. 제가 처음에 언급해던 2022학년도 6월 미적분 28번을 봐봅시다!

도형 해석은 각자 해보시고.. 제가 현장에서 얻었던 식은 다음과 같고 간단히 근사해볼게요


이렇게 해서 저는 각의 이등분선 성질을 써서

이거랑

이거 구했습니다. (이때 점 S 직선 AP와 직선 BQ의 교점이며 오르비 수식편집기에서 선분 표시 어떻게 하는지 모르겠어서 그냥 대충 적었습니다. 아시는 분 있으면 댓글 좀)
자 아무튼 오늘의 결론!
최저차항이 날아가지 않으면 삼도극에서 근사 열심히 해보자

0 XDK (+0)
유익한 글을 읽었다면 작성자에게 XDK를 선물하세요.
-
#07년생#08년생#독학생 오르비의 주인이 될 기회 37 40
-
아 1 0
오늘안에 ㄱㄴ인가 6강남음 흠... 내일 기출 총정리 해야하니까 오늘안에 끝내야함...
-
이성과의 두근거림 간질간질한 그 짜릿한 아흐 대학가도 똑같을 거라는 나쁜 말은 ㄴㄴ
-
이런것도 인종차별적 마인드인가 2 0
요즘 식당에 외국인들 엄청 많죠 한식당 가면 조선족 이모들이 대부분이고 동네...
-
뜌쫀쿠 2 0
뜌따이 쫀득 쿠키♡
-
영어는 어려워야함. 5 1
어차피 쉽든 어렵든 등급은 똑같음 ㅋㅋㅋㅋㅋ 하방이 없다ㅠㅋㅋ
-
두쫀쿠 3 0
두두두
-
문이유 피드백은 뭔가요? 0 0
문제가 많이 있는건가요?
-
토익990인데 대학추천좀 2 0
서울대의대 토익990 으로 갈수있음?
-
오늘 신입한테 밥얻어먹음 0 0
내가 사줄껄그랬나 난 음료사줌 카페에서.
-
서연교라고 들어봄? 3 0
서울대 연세대 교대 Let's 교!
-
(개인적인 끄적끄적, 영재고 관심 교류) 해외 고등부 올림피아드 수학 저널, 대학 수학과 연계해가는 기하 탐구 소개 2 0
Journal of Classical Geometry 2012-2014...
-
뒷북) 심심해서 만들어본 3모 영어 변형 모의고사 0 1
늦었지만 심심해서 만들어본 3모 영어 변형 모의고사입니다. 듣기는 ebs 파일을...
-
수2는 기조가 있음 합성함수 싹 다 걸러 ㅇㅈ?? ㅁㅌㅊ?
-
해설 좀 봐야겠네… 풀긴풀었는데대학 가야하는데…
-
브레인크래커 문학 0 0
제가 브크에서 독서부분만 듣고 문학은 문기정으로 했는데 브크에 있는 문학은 안들어도 되나여
-
취업할때 후자가 전자 압도하는거 맞나요? 사반수인만큼 메디컬만 노리고 있는데 간다는...
-
연필통 2 0
좀 퀄이 떨어지는거같은데 기출도 따로 풀까요? 그리고 ebs 정리는 강민철이 낫나요 김동욱이 낫나여
-
1섶 화2 41점..... 1 0
역시 작수 4등급 짬밥 어디 안가쥬??
-
과친구랑 공부하려고 앉았는데 3 2
점점 둘다 공부안하고 프세카 켜기 시작해서 마지막쯤엔 서로 가챠만 돌리다가...
-
공익 신입오니 3 0
마음이 편해짐
-
실시간 ㅈ됨 3 1
버스 놓쳐서 늦을듯 ㅅㅂ
-
정병이 유독 심해지길래 2 1
뭔가 했더니 약을 까먹고 안먹은 거였음
-
신앙이란.. 0 1
요즘 종교에 대해 생각하게 된다. 대학에 입학하기 전후로 가족에게 좋지 못한 일이...
-
속보 ㅂㅇ고 고라니 출현 3 1
일상이죠
-
최고득점자에게 싸이버거 기프티콘을 보내드렸습니다. 후기 이벤트는 이번주 일요일...
-
그게 나야 바 둠바 두비두밥~ ^^
-
와 ㅅㅂ 오늘 운수좋은날인가 0 0
원하는 페이지 한 번에 피는거 오늘만 두 번 겪음
-
내일 딱 전투휴무 박아버리고 2 0
담주 월출금복 휴가 다녀오기 군생활 10일 날먹 야르
-
알고리즘 status paraphrasing 까지 했는데 근래 영어 할 시간이...
-
평소 시켜먹던 배달집 맛이 달라짐 10 1
하 이게 뭐노.. 내 최애 식당이 이렇게 되버리다니
-
애옹
-
버거킹 와퍼 두개사 하나사 5 0
걸어서 왕복 30분임 배 고픈상태 2시쯤에 잘듯 최근 살빠짐 할인 내일까지고 인당...
-
노벨피아의 그 ai 아닐까요
-
짱르비누나 나 덕코줘 6 0
-
나만 그런가
-
Ebs문학 독학vs인강 1 0
독학하기 강민철 코동욱 박석준
-
[깊티]얘들아 나 짱르비인데 부탁 하나만 할게 20 2
추천에 있는 글… 저 아니에요.제가 진짜예요…!! ㅠㅠ ˚ ༘♡...
-
수능 한 번만 더 볼까 3 0
딱 한달만 공부해서…
-
국어 만표 136 언매 1컷 97 2컷 93 화작 1컷 100 2컷 96 수학 만표...
-
오루비다크모드 1 0
섹스네이거
-
나 친구 생김 4 1
이름이 뭐나면 제마니이임
-
오 다크모드 0 0
몇년만에 이게...
-
한국 서울대 대전공대 포항공대야 뭐 수시 좋아하는건 말할것도 없고 정시로만 뽑는다고...
-
지피티가 갑이네 0 0
얘 없었으면 쌍사는 나무위키 일일이 찾아서 흐름 이해했을 듯..
-
담주부터 하면 되려나
-
하이하이 2 0
바이바이 ㅋ
-
오늘 몇시에 잘지 결정해주세요 14 0
따를 생각은 추호도 없지만
-
게임을 깔아볼까 1 0
커뮤만 하니까 리젠 안돌아갈땐 심심한데
-
국어 인강 레전드 고민 14 0
강기분 2월에 듣고 이제 취클로 갈아타려는데 친구가 자꾸 일클들으래; 취클 볼륨...
-
힘들다 1 0
ㅠ
테일러 급수부터 읽어보시면 매우 유용할듯 합니다 :)
한동안 선생님 글 즐겁게 읽었어서 반갑네요!! 확인해주셔서 감사드립니다.
힝 ㅠ 요즘 자료 만드느라 넘넘 바빠요 ㅠ