수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

창의형 3번

문제

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해설강의 준비중

[문제 3-1] 예시 답안

+3점 · g(x)=1+aex2\displaystyle g^{\prime}(x)=1+ae^{-x^{2}}을 구하면

미적분학의 기본정리를 이용하여 g(x)=1+aex2\displaystyle g^{\prime}(x)=1+ae^{-x^{2}}를 구하면 g(x)\displaystyle g^{\prime}(x)가 모든 x\displaystyle x에 대하여 양수임을 알 수 있다.

+2점 · 구간 (,)\displaystyle (-\infty,\infty)를 구하면

따라서 g(x)\displaystyle g(x)가 증가하는 구간은 (,)\displaystyle (-\infty,\infty)이다.

[문제 3-2] 예시 답안

+1점 · g(x)\displaystyle g(x)가 증가함수이므로 치환적분이 가능하다는 언급이 있으면

g(x)\displaystyle g(x)가 증가함수이므로 역함수가 실수 전체 구간에서 존재하고 따라서 다음과 같이 u=g1(x)\displaystyle u=g^{-1}(x)로 치환적분을 할 수 있다.

+3점 · 치환적분하여 0g(1)g1(x)dx=01ug(u)du=01u(1+aeu2)du\displaystyle \int_{0}^{g(1)}g^{-1}(x)dx=\int_{0}^{1}ug^{\prime}(u)\,du=\int_{0}^{1}u\left(1+ae^{-u^{2}}\right)du를 얻으면

0g(1)g1(x)dx=01ug(u)du=01u(1+aeu2)du=01udu+a01ueu2du\displaystyle \int_{0}^{g(1)}g^{-1}(x)dx=\int_{0}^{1}ug^{\prime}(u)\,du=\int_{0}^{1}u\left(1+ae^{-u^{2}}\right)du=\int_{0}^{1}u\,du+a\int_{0}^{1}ue^{-u^{2}}du두 번째 적분에 대하여 t=u2\displaystyle t=u^{2}으로 치환하여01ueu2du=1201etdt=12(1e1)\displaystyle \int_{0}^{1}ue^{-u^{2}}du=\frac{1}{2}\int_{0}^{1}e^{-t}dt=\frac{1}{2}\left(1-e^{-1}\right)을 얻는다.

+4점 · 정적분을 계산하여 등식 12+a2(1e1)=1\displaystyle \frac{1}{2}+\frac{a}{2}\left(1-e^{-1}\right)=1를 얻으면

따라서 문제에 주어진 조건에 의해12+a2(1e1)=1\displaystyle \frac{1}{2}+\frac{a}{2}\left(1-e^{-1}\right)=1이 성립한다.

+2점 · a=11e1=ee1\displaystyle a=\frac{1}{1-e^{-1}}=\frac{e}{e-1}를 구하면

따라서 a=11e1=ee1\displaystyle a=\frac{1}{1-e^{-1}}=\frac{e}{e-1}이다.

※ 논리 전개 과정이 맞으면 답이 틀리더라도 1\displaystyle 1~2\displaystyle 2점의 부분 점수를 부여함.

※ 채점자는 답안의 완성도에 따라 0.5\displaystyle -0.5~+0.5\displaystyle +0.5점 부여 가능함.

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