수리논술, 이게 다다.

자연계열 3번

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문제

[문항 3] 제시문 (ㄱ)~(ㄹ)을 읽고 문제(논제 1, 논제 2)에 답하시오. (40점)

(ㄱ) 다항함수 f,g\displaystyle f,g는 다음과 같이 정의된다.

f(x)=x3+x2+5x−7\displaystyle f(x)=x^3+x^2+5x-7

g(x)=2x2−x−1\displaystyle g(x)=2x^2-x-1

(ㄴ) 실수 a\displaystyle a에 대하여 다항함수 h\displaystyle h는 다음과 같이 정의된다.

h(x)=f(x)−ag(x)\displaystyle h(x)=f(x)-ag(x)

(ㄷ) 방정식 h(x)=0\displaystyle h(x)=0이 서로 다른 세 실근을 가지도록 하는 모든 실수 a\displaystyle a의 집합을 A\displaystyle A라고 하자.

(ㄹ) 실수 a\displaystyle a의 값이 정해졌을 때, 방정식 h(x)=0\displaystyle h(x)=0의 가장 작은 실근을 α\displaystyle \alpha, 가장 큰 실근을 β\displaystyle \beta라고 하자.

논제 1. (20점) 제시문 (ㄷ)의 집합 A\displaystyle A를 구하고 그 근거를 논술하시오.

논제 2. (20점) 방정식 h(x)=0\displaystyle h(x)=0이 중근을 가지도록 하는 모든 실수 a\displaystyle a에 대하여 ∫αβ∣g(x)∣dx\displaystyle \int_\alpha^\beta|g(x)|dx의 최솟값을 구하고 그 근거를 논술하시오.

해설강의 준비중

(논제 1) (20점)

+10점

f(1)=g(1)=0\displaystyle f(1)=g(1)=0이므로 실수 a\displaystyle a의 값에 관계없이 h(x)\displaystyle h(x)는 (x−1)\displaystyle (x-1)을 인수로 갖는다.h(x)=(x−1)(x2+2x+7−a(2x+1))=(x−1)(x2+2(1−a)x+7−a)\displaystyle h(x)=(x-1)(x^2+2x+7-a(2x+1))=(x-1)(x^2+2(1-a)x+7-a)로 인수분해를 하고, 편의상 k(x)=x2+2(1−a)x+7−a\displaystyle k(x)=x^2+2(1-a)x+7-a라고 하자. 이제 이차방정식 k(x)=0\displaystyle k(x)=0이 1\displaystyle 1을 근으로 갖지 않으면서 서로 다른 두 실근을 갖도록 하는 모든 실수 a\displaystyle a를 구하면 된다.

+10점

1. k(1)=10−3a≠0\displaystyle k(1)=10-3a\ne0이므로 a≠103\displaystyle a\ne\frac{10}{3}이다.2. 판별식 (1−a)2−7+a=a2−a−6=(a+2)(a−3)\displaystyle (1-a)^2-7+a=a^2-a-6=(a+2)(a-3)이 양수이므로 a<−2\displaystyle a<-2 or a>3\displaystyle a>3이다.따라서, A={a  |  a<−2 or 3<a<103 or 103<a}\displaystyle A=\left\{a\;\middle|\;a<-2\text{ or }3<a<\frac{10}{3}\text{ or }\frac{10}{3}<a\right\}이다.

(논제 2) (20점)

+10점

논제 1에 의해 방정식 h(x)=0\displaystyle h(x)=0이 중근을 갖도록 하는 실수 a\displaystyle a는 −2,  3,  103\displaystyle -2,\;3,\;\frac{10}{3} 이렇게 세 개가 있다. a=−2\displaystyle a=-2이면, α=−3,  β=1\displaystyle \alpha=-3,\;\beta=1이고, a=3\displaystyle a=3이면 α=1,  β=2\displaystyle \alpha=1,\;\beta=2이고, a=103\displaystyle a=\frac{10}{3}이면 α=1,  β=113\displaystyle \alpha=1,\;\beta=\frac{11}{3}이다.

+5점

우선 ∫12∣g(x)∣dx<∫111/3∣g(x)∣dx\displaystyle \int_1^2|g(x)|dx<\int_1^{11/3}|g(x)|dx임은 당연하다. g(x)=(x−1)(2x+1)\displaystyle g(x)=(x-1)(2x+1)이므로 x>1\displaystyle x>1 혹은 x<−12\displaystyle x<-\frac12이면 ∣g(x)∣=g(x)\displaystyle |g(x)|=g(x)이다.

+5점

또한, 이차함수가 축에 대하여 대칭이라는 사실과 −12−(−3)>2−1\displaystyle -\frac12-(-3)>2-1이라는 사실로부터 ∫−31∣g(x)∣dx>∫−3−1/2∣g(x)∣dx>∫12∣g(x)∣dx\displaystyle \int_{-3}^1|g(x)|dx>\int_{-3}^{-1/2}|g(x)|dx>\int_1^2|g(x)|dx임을 알 수 있다. 따라서 최솟값은∫12∣g(x)∣dx=∫12(2x2−x−1)dx=23×(8−1)−12×(4−1)−1=136\displaystyle \int_1^2|g(x)|dx=\int_1^2(2x^2-x-1)dx=\frac23\times(8-1)-\frac12\times(4-1)-1=\frac{13}{6}이다.

(1) 각 논제를 각각 가중치를 가지고 채점하되 총점으로 환산하여 총괄 평가. 수리논술에서는 배당된 점수 범위 내에서 등급이 아닌 점수로 표기하여 합산함.

(2) 논술 답안에 수험생의 신원을 알릴 만한 요소가 있을 때는 다음과 같이 처리한다.① 이름이 본문 내용과 별도로 표기된 경우 : 내용, 형식 모두 0점으로 채점② 이름이 본문 중에 자연스럽게 노출된 경우 : 형식 부분에서 5점 감점③ 제목이 표기된 경우 : 형식 부분에서 5점 감점④ 기타 의도적으로 수험생의 신원을 알리는 기호로 판단되는 요소가 있는 경우 : 사안의 경중에 따라 형식 부분에서 5점 이상 감점

(1) 문제의 의도에서 완전히 이탈했거나 각 논제와 전혀 다른 내용을 서술한 경우는 0점으로 채점한다.

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