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문제 15 · 방향도함수 — 최대 증가 방향

문제 15 [4점]

함수 u(x,y)(1,1)에서의 증가 방향을 찾으시오.

u(x,y)=xx2+y2
풀이 및 해설

함수가 가장 빠르게 증가하는 방향은 그래디언트gradient u 의 방향이다. 먼저 편미분을 구한다.

x에 대한 편미분 (몫의 미분법, x2+y2v로 두면):

ux=1(x2+y2)x2x(x2+y2)2=y2x2(x2+y2)2.

y에 대한 편미분:

uy=0(x2+y2)x2y(x2+y2)2=2xy(x2+y2)2.

(1,1) 에서 x2+y2=2 이므로 분모는 22=4 이고

ux|(1,1)=114=0,uy|(1,1)=24=12.

따라서 그래디언트는

u(1,1)=(0, 12).

증가 방향(단위벡터)은 이를 정규화한 것이다.

u(1,1)=(0, 12),최대 증가 방향=(0, 1)

(1,1) 에서는 y 방향으로 움직일 때 u가 가장 빠르게 증가한다.

👉 실습(Python)에서 확인하기

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