수학 개념 지도
미적분(Calculus)

평균변화율(Average rate of change)

구간 양 끝의 출력 차이를 입력 차이로 나눈 값. 곡선 위 두 점을 잇는 할선⁠(secant line)⁠의 기울기⁠(slope)⁠.

f(x+h)−f(x)h\frac{f(x + h) - f(x)}{h}
먼저 보면 좋은 개념기울기함수

곡선은 곳곳에서 기울기가 다릅니다. 그래도 두 점을 골라 직선으로 이으면(곡선을 두 점에서 가르는 이런 직선을 할선이라 합니다) 그 직선의 기울기는 하나로 정해집니다. 이 값이 구간 전체의 평균변화율입니다. x=x = 부터 h=h = 만큼의 구간에서는 입니다.

분홍 직선이 할선입니다. 초록 가로선이 입력의 차이 h, 주황 세로선이 출력의 차이입니다. 노란 점과 초록 점을 끌어 보세요.

시간에 따른 위치 그래프라면 평균변화율은 평균 속도입니다. 긴 구간의 평균⁠(mean)⁠은 중간의 오르내림을 뭉개 버립니다. h를 줄이면 할선은 한 점 근처의 모양만 반영하게 됩니다. h를 0으로 보낸 극한⁠(limit)⁠이 존재하면, 그 값이 미분계수⁠(derivative)⁠입니다.

평균변화율은 적분⁠(integral)⁠ 쪽에도 나타납니다. 미적분의 기본정리⁠(fundamental theorem of calculus)⁠는 넓이 함수⁠(area function)⁠의 평균변화율이 얇은 띠의 평균 높이라는 관찰에서 시작합니다.

구간의 끝점을 조금씩 옮길 때 평균변화율도 조금씩만 변하려면 함수⁠(function)⁠가 연속이어야 합니다. 함수가 한 점에서 뚝 끊겨 도약하면, 끝점이 그 점을 넘는 순간 할선의 기울기도 갑자기 튑니다.

데이터에서는 두 점 대신 모든 점에 가장 잘 맞는 기울기를 찾습니다. 흔히 쓰는 기준은 점들과의 세로 오차를 제곱해 더한 값이 가장 작은 직선이고, 그 직선이 회귀선⁠(regression line)⁠입니다.

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미분에서 회전까지 · 1편 · 미분 순간의 속도 속도계는 '지금 이 순간'의 속도를 보여 준다. 순간에는 시간이 흐르지 않는데, 무엇을 재는 걸까? 미분에서 회전까지 · 2편 · 적분 거리를 되찾기 속도계 기록만 남았다. 차가 어디까지 갔는지 되찾을 수 있을까?

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