[문제 2-2]
+3점 · a = − 3 \displaystyle a=-3 a = − 3 을 구하면 x > 0 \displaystyle x>0 x > 0 일 때, f ′ ( x ) = 3 cos x ( 4 sin 2 x − 1 ) \displaystyle f^{\prime}(x)=3\cos x(4\sin^2x-1) f ′ ( x ) = 3 cos x ( 4 sin 2 x − 1 ) x < 0 \displaystyle x<0 x < 0 일 때, f ′ ( x ) = 9 π 2 x 2 + a \displaystyle f^{\prime}(x)=\frac9{\pi^2}x^2+a f ′ ( x ) = π 2 9 x 2 + a f ( x ) \displaystyle f(x) f ( x ) 가 x = 0 \displaystyle x=0 x = 0 에서 미분가능하므로, lim h → 0 + f ( h ) − f ( 0 ) h = lim h → 0 − f ( h ) − f ( 0 ) h \displaystyle \lim_{h\to0+}\frac{f(h)-f(0)}h=\lim_{h\to0-}\frac{f(h)-f(0)}h h → 0 + lim h f ( h ) − f ( 0 ) = h → 0 − lim h f ( h ) − f ( 0 ) 이다.따라서, a = − 3 \displaystyle a=-3 a = − 3 이다.
(i) − π ≤ x < 0 \displaystyle -\pi\le x<0 − π ≤ x < 0 에서 f ( x ) = 3 π 2 x ( x 2 − π 2 ) \displaystyle f(x)=\frac3{\pi^2}x(x^2-\pi^2) f ( x ) = π 2 3 x ( x 2 − π 2 ) 이므로 f ( − π ) = 0 \displaystyle f(-\pi)=0 f ( − π ) = 0 f ′ ( x ) = 9 π 2 x 2 − 3 \displaystyle f^{\prime}(x)=\frac9{\pi^2}x^2-3 f ′ ( x ) = π 2 9 x 2 − 3 이므로 f ′ ( − π 3 ) = 0 \displaystyle f^{\prime}\left(-\frac\pi{\sqrt3}\right)=0 f ′ ( − 3 π ) = 0 이고 부호변화를 고려하면 극댓값 f ( − π 3 ) = 2 π 3 \displaystyle f\left(-\frac\pi{\sqrt3}\right)=\frac{2\pi}{\sqrt3} f ( − 3 π ) = 3 2 π
(ii) 0 ≤ x ≤ π \displaystyle 0\le x\le\pi 0 ≤ x ≤ π 에서 f ( x ) = sin x ( 4 sin 2 x − 3 ) \displaystyle f(x)=\sin x(4\sin^2x-3) f ( x ) = sin x ( 4 sin 2 x − 3 ) 이므로, f ( 0 ) = f ( π 3 ) = f ( 2 π 3 ) = f ( π ) = 0 \displaystyle f(0)=f\left(\frac\pi3\right)=f\left(\frac{2\pi}3\right)=f(\pi)=0 f ( 0 ) = f ( 3 π ) = f ( 3 2 π ) = f ( π ) = 0 f ′ ( x ) = 3 cos x ( 4 sin 2 x − 1 ) \displaystyle f^{\prime}(x)=3\cos x(4\sin^2x-1) f ′ ( x ) = 3 cos x ( 4 sin 2 x − 1 ) 이므로, f ′ ( π 6 ) = f ′ ( π 2 ) = f ′ ( 5 π 6 ) = 0 \displaystyle f^{\prime}\left(\frac\pi6\right)=f^{\prime}\left(\frac\pi2\right)=f^{\prime}\left(\frac{5\pi}6\right)=0 f ′ ( 6 π ) = f ′ ( 2 π ) = f ′ ( 6 5 π ) = 0 이를 이용한 증가와 감소를 나타낸 표는 다음과 같다.
+7점 · 증가와 감소 표 혹은 그래프 개형 혹은 극점과 극값을 바르게 구하면 x \displaystyle x x − π \displaystyle -\pi − π … − π 3 \displaystyle -\frac\pi{\sqrt3} − 3 π … 0 … π 6 \displaystyle \frac\pi6 6 π … π 3 \displaystyle \frac\pi3 3 π … π 2 \displaystyle \frac\pi2 2 π … 2 π 3 \displaystyle \frac{2\pi}3 3 2 π … 5 π 6 \displaystyle \frac{5\pi}6 6 5 π … π \displaystyle \pi π f ′ ( x ) \displaystyle f^{\prime}(x) f ′ ( x ) + 0 − − 0 + + 0 − − 0 + f ( x ) \displaystyle f(x) f ( x ) 0 ↗ 2 3 π \displaystyle \frac2{\sqrt3}\pi 3 2 π ↘ 0 ↘ −1 ↗ 0 ↗ 1 ↘ 0 ↘ −1 ↗ 0
부호 변화를 고려한 극솟값은 f ( π 6 ) = f ( 5 π 6 ) = − 1 \displaystyle f\left(\frac\pi6\right)=f\left(\frac{5\pi}6\right)=-1 f ( 6 π ) = f ( 6 5 π ) = − 1 , 극댓값은 f ( π 2 ) = 1 \displaystyle f\left(\frac\pi2\right)=1 f ( 2 π ) = 1 이다. 이를 그래프로 그리면
+5점 · 불연속인 k = − 1 , 0 , 1 , 2 3 π \displaystyle k=-1,0,1,\frac2{\sqrt3}\pi k = − 1 , 0 , 1 , 3 2 π 를 바르게 구하면 위 그래프의 개형으로부터 불연속인 k \displaystyle k k 는 다음과 같다. lim k → − 1 − 0 g ( k ) = 0 \displaystyle \lim_{k\to-1-0}g(k)=0 k → − 1 − 0 lim g ( k ) = 0 , lim k → − 1 + 0 g ( k ) = 4 \displaystyle \lim_{k\to-1+0}g(k)=4 k → − 1 + 0 lim g ( k ) = 4 , g ( − 1 ) = 2 \displaystyle g(-1)=2 g ( − 1 ) = 2 이므로 k = − 1 \displaystyle k=-1 k = − 1 에서 불연속lim k → 0 − g ( k ) = lim k → 0 + g ( k ) = 4 \displaystyle \lim_{k\to0-}g(k)=\lim_{k\to0+}g(k)=4 k → 0 − lim g ( k ) = k → 0 + lim g ( k ) = 4 , g ( 0 ) = 5 \displaystyle g(0)=5 g ( 0 ) = 5 이므로, k = 0 \displaystyle k=0 k = 0 에서 불연속lim k → 1 − 0 g ( k ) = 4 \displaystyle \lim_{k\to1-0}g(k)=4 k → 1 − 0 lim g ( k ) = 4 , lim k → 1 + 0 g ( k ) = 2 \displaystyle \lim_{k\to1+0}g(k)=2 k → 1 + 0 lim g ( k ) = 2 , g ( 1 ) = 3 \displaystyle g(1)=3 g ( 1 ) = 3 이므로, k = 1 \displaystyle k=1 k = 1 에서 불연속lim k → 2 π 3 − 0 g ( k ) = 2 \displaystyle \lim_{k\to\frac{2\pi}{\sqrt3}-0}g(k)=2 k → 3 2 π − 0 lim g ( k ) = 2 , lim k → 2 π 3 + 0 g ( k ) = 0 \displaystyle \lim_{k\to\frac{2\pi}{\sqrt3}+0}g(k)=0 k → 3 2 π + 0 lim g ( k ) = 0 , g ( 2 π 3 ) = 1 \displaystyle g\left(\frac{2\pi}{\sqrt3}\right)=1 g ( 3 2 π ) = 1 이므로, k = 2 3 π \displaystyle k=\frac2{\sqrt3}\pi k = 3 2 π 에서 불연속그러므로, 불연속인 k \displaystyle k k 는 − 1 , 0 , 1 , 2 3 π \displaystyle -1,0,1,\frac2{\sqrt3}\pi − 1 , 0 , 1 , 3 2 π 이다.
※ 논리 전개 과정이 맞으면 답이 틀리더라도 부분 점수를 부여할 수 있습니다.
※ 채점자는 답안의 완성도에 따라 ±1점을 부여할 수 있습니다.