수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

자연계열 3-2번

문제

[문제 3] 다음을 읽고 문제에 답하시오.

• 미분가능한 함수 g(x)\displaystyle g(x)의 도함수 g′(x)\displaystyle g^{\prime}(x)가 닫힌구간 [a,b]\displaystyle [a,b]를 포함하는 열린구간에서 연속이고, g(a)=α\displaystyle g(a)=\alpha, g(b)=β\displaystyle g(b)=\beta에 대하여 함수 f(x)\displaystyle f(x)가 α\displaystyle \alpha와 β\displaystyle \beta를 양끝으로 하는 닫힌구간에서 연속일 때 다음 식이 성립한다.Caution. 치환적분 공식을 적용하려면 함수 f\displaystyle f가 g([a,b])\displaystyle g([a,b]) 전체에서 연속이어야 한다. g(x)\displaystyle g(x)가 두 끝값 α\displaystyle \alpha, β\displaystyle \beta 사이를 벗어날 수도 있으므로, 두 끝값 사이에서의 연속성만으로는 충분하지 않다.∫abf(g(x))g′(x)dx=∫αβf(t)dt\displaystyle \int_a^b f(g(x))g^{\prime}(x)dx=\int_\alpha^\beta f(t)dt

• 좌표평면 위의 두 점 A(x1,y1)\displaystyle \mathrm{A}(x_1,y_1), B(x2,y2)\displaystyle \mathrm{B}(x_2,y_2) 사이의 거리는 다음과 같다.AB‾=(x1−x2)2+(y1−y2)2\displaystyle \overline{\mathrm{AB}}=\sqrt{(x_1-x_2)^2+(y_1-y_2)^2}

• 함수 f(x)\displaystyle f(x)가 x=a\displaystyle x=a에서 미분가능하고 x=a\displaystyle x=a에서 극값을 가지면 f′(a)=0\displaystyle f^{\prime}(a)=0이다.

[문제 3-2] 좌표평면 위의 점 P(x,y)\displaystyle \mathrm{P}(x,y)가 y2−(x2+x+1)y+x3+x2=0\displaystyle y^2-(x^2+x+1)y+x^3+x^2=0을 만족한다. 점 A(1,0)\displaystyle \mathrm{A}(1,0), B(5,0)\displaystyle \mathrm{B}(5,0)에 대하여 PA‾2+PB‾2\displaystyle \overline{\mathrm{PA}}^2+\overline{\mathrm{PB}}^2의 최솟값을 구하시오. [15점]

해설강의 준비중

[문제 3-2]

+5점 · 인수분해하여 y=x2\displaystyle y=x^2이거나 y=x+1\displaystyle y=x+1을 얻으면

y\displaystyle y에 대하여 인수분해하면 (y−x2)(y−x−1)=0\displaystyle (y-x^2)(y-x-1)=0이다. y=x2\displaystyle y=x^2이거나 y=x+1\displaystyle y=x+1이다.

+5점 · y=x2\displaystyle y=x^2인 경우 최솟값 18\displaystyle 18 구하면

(1) y=x2\displaystyle y=x^2인 경우 P(t,t2)\displaystyle \mathrm{P}(t,t^2)이고 PA‾2+PB‾2\displaystyle \overline{\mathrm{PA}}^2+\overline{\mathrm{PB}}^2을f(t)=(t−1)2+t4+(t−5)2+t4=2t4+2t2−12t+26\displaystyle f(t)=(t-1)^2+t^4+(t-5)^2+t^4=2t^4+2t^2-12t+26라 하자. f′(t)=8t3+4t−12=4(t−1)(2t2+2t+3)\displaystyle f^{\prime}(t)=8t^3+4t-12=4(t-1)(2t^2+2t+3)이므로 t=1\displaystyle t=1에서 최솟값 f(1)=18\displaystyle f(1)=18을 갖는다.

+5점 · y=x+1\displaystyle y=x+1인 경우 최솟값 24 구하면

(2) y=x+1\displaystyle y=x+1인 경우 P(t,t+1)\displaystyle \mathrm{P}(t,t+1)이고 PA‾2+PB‾2\displaystyle \overline{\mathrm{PA}}^2+\overline{\mathrm{PB}}^2을g(t)=4t2−8t+28\displaystyle g(t)=4t^2-8t+28라 하자. t=1\displaystyle t=1에서 최솟값 g(1)=24\displaystyle g(1)=24을 갖는다. 최솟값은 18\displaystyle 18이다.

[문제 3-1]

※ 논리 전개 과정이 맞으면 답이 틀리더라도 1~2점의 부분 점수를 부여할 수 있습니다.

※ 채점자는 답안의 완성도에 따라 –0.5~+0.5점을 부여할 수 있습니다.

[문제 3-2]

※ 계산 실수로 틀렸어도 논리 전개 과정이 맞으면 해당 부분에 1~2점의 부분 점수를 부여함.

※ 각 부분에서 바르게 답안을 작성한 경우에도 답안의 완성도에 따라 총점 15점 이내에서 ±1점 추가 점수 부여 가능함.

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