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단국대 2023학년도 수시 (오후) 자연계열 2번 · mathesis.kr/archive/dankook/2023su_pm/jayeon_2
+7점 · 함수 f(x)의 정적분과 역함수 f−1(x)의 정적분의 관계를 제시
[논제 1] x=0일 때 조건 (1)에서 f(2)=f(0)+2이고 조건 (2)에서 f(0)+f(2)=2이므로 f(0)=0, f(2)=2이다. 또, x=1일 때 조건 (2)에서 f(1)=1이다. 따라서 조건 (1)에서 모든 정수 k에 대하여 f(k)=kf(x)가 역함수를 가지므로 f−1(−1)=−1이고 f−1(4)=4이다. 따라서∫−14f(x)dx+∫−14f−1(x)dx=16−1=15이므로∫−14f−1(x)dx=15−∫−14f(x)dx
+4점 · ∫24f(x)dx=∫02f(x)dx+4를 제시
그러므로 ∫−14f(x)dx의 값을 구하면 된다. 조건 (1)에서∫24f(x)dx=∫02f(x+2)dx=∫02{f(x)+2}dx=∫02f(x)dx+4이므로∫−14f(x)dx=∫−10f(x)dx+2∫02f(x)dx+4 …………… (*)
+4점 · ∫01f(x)dx=85를 제시
한편, 조건 (1)에서 f(2−x)=f(−x)+2이고, 조건 (2)에서 0≤x≤2일 때 f(2−x)=2−f(x)이므로−2≤x≤2일 때 f(x)+f(−x)=0, 즉 원점에 대칭이다. 따라서∫−11f(x)dx=0이고 조건 (3)에서∫01f(x)dx=−∫−10f(x)dx=85 …………… (**)
+5점 · 정답을 제시
또한, 조건 (1)에서∫12f(x)dx=∫−10f(x+2)dx=∫−10{f(x)+2}dx=−85+2=811이므로 (*)과 (**)에서∫−14f(x)dx=−85+2(85+811)+4=859그러므로 ∫−14f−1(x)dx=15−859=861
+10점 · P의 x 좌표와 t의 관계식을 제시
[논제 2] 점 P(u,g(u))에서 원 O의 접선이 점 P(u,g(u))에서 곡선 y=g(x)의 접선과 일치하므로 접선의 방정식은y−g(u)=g′(u)(x−u)또한, 점 P를 지나고 접선에 수직인 직선이 원 O의 중심 (t,0)을 지나므로0=−g′(u)1(t−u)+g(u)이고, g(x)=aex+b이므로 이를 정리하면u+aeu(aeu+b)=t
+10점 · h′(u)≥0을 제시
문제에서 요구하는 b의 최솟값을 구하기 위해서h(u)=u+aeu(aeu+b)가 실수 전체의 집합에서 실수 전체의 집합으로 가는 일대일대응이 되도록 하는 b를 모두 찾으면 충분하다.먼저u→∞limh(u)=∞,u→−∞limh(u)=−∞이고 h(u)는 연속함수이므로 g(t)=0인 각각의 t에 대하여 방정식 h(u)=t가 하나 이상의 해를 가진다.또한, h(u)는 상수인 구간이 없으므로, h(u)가 일대일함수이기 위한 필요충분조건은 h′(u)≥0.h′(u)=1+2a2e2u+abeu이므로 h′(u)≥0이기 위해서는1) b≥0일 때는 모든 실수 u에 대하여 h′(u)≥0,2) b<0일 때는 h′(u)=1+2(aeu+4b)2−8b2에서 b≥−22는 h′(u)≥0이기 위한 필요충분조건이다.
+5점 · 정답을 제시
그러므로 b의 최솟값은 −22
예시 답안의 내용 및 평가 기준의 내용과는 일치하지 않더라도 기술한 내용이 논리적으로 타당한 경우에는 평가위원의 판단에 따라 부분 점수를 부여할 수 있음.