(가)함수 f(x)가 어떤 열린구간에서 미분가능하고, 이 구간의 모든 x에 대하여∙f′(x)>0이면 f(x)는 이 구간에서 증가한다.∙f′(x)<0이면 f(x)는 이 구간에서 감소한다.
(나)함수 f:X→Y에서 정의역 X의 임의의 두 원소 x1,x2에 대하여x1=x2이면 f(x1)=f(x2)가 성립할 때, 이 함수 f를 일대일함수라고 한다.
(다)함수 f(x)에서 x=a를 포함하는 어떤 열린구간에 속하는 모든 x에 대하여f(x)≤f(a)이면 함수 f(x)는 x=a에서 극대, 그때의 함숫값 f(a)를 극댓값이라고 하고,f(x)≥f(a)이면 함수 f(x)는 x=a에서 극소, 그때의 함숫값 f(a)를 극솟값이라고 하며,극댓값과 극솟값을 통틀어 극값이라고 한다.
함수 f(x)=1+x22x에 대하여 다음 물음에 답하시오.
[논제1] 다음 조건을 만족시키는 실수 a의 값의 범위를 구하시오. (20점)
b<a<c인 어떤 음수 b와 어떤 양수 c에 대하여닫힌구간 [b,c]에서 함수 f(x)는 일대일함수이다.
[논제2] 함수 A(x)=∫01∣f(t)−x∣dt에 대하여 다음 조건을 만족시키는 실수 c와 양수 k의 값을 구하시오. (25점)
(1)A(x)는 x=c에서 극값을 갖는다.(2)A(k)=ln2
해설강의 준비중
단국대 2026학년도 수시 (오전) 자연계열 2번 · mathesis.kr/archive/dankook/2026su_am/jayeon_2
+8점 · 함수 f(x)가 일대일함수의 조건을 만족하는 구간을 제시
[논제1] 함수 f(x)는 구간 (−1,1)에서 f′(x)=(1+x2)22(1−x2)>0이므로 증가하고, 또한 구간 (−∞,−1)와 (1,∞)에서 f′(x)<0이므로 감소한다. 함수 f(x)의 그래프의 개형을 그리면 다음과 같다.
닫힌구간 [b,c]에서 함수 f(x)가 일대일함수이기 위해서는 구간 [b,c]가 다음의 세 가지 경우 중 하나를 만족하여야 한다.(경우1) [b,c]⊂(−∞,−1](경우2) [b,c]⊂[1,∞)(경우3) [b,c]⊂[−1,1]
+12점 · 정답 (−1,1)을 제시
(경우1)은 c≤−1이므로 c가 양의 실수임에 위배된다.(경우2)에서 b≥1이므로, b가 음의 실수임에 위배된다.(경우3)에서 a∈(−1,1)이면, 조건을 만족하는 음의 실수 b와 양의 실수 c가 존재한다. 만일 a=−1이면 b<−1이어야 하므로, a=−1이다. 마찬가지 이유로 a=1이다.따라서 a의 범위는 (−1,1)이다.
+5점 · A(x)를 구간별로 적분하여 x에 대한 식으로 제시
[논제2](ⅰ) A(x) 구하기실수 x의 구간을 x<0, 0≤x<1, x≥1인 경우로 나누어 각각의 경우에서 조건을 만족시키는 A(x)를 구한다.(경우1) x<0: 0≤f(t)≤1이므로A(x)=∫01∣f(t)−x∣dt=∫01(f(t)−x)dt=∫011+t22tdt−x=ln2−x(경우2) 0≤x<1: 닫힌구간 [0,1]에서 f(t)는 일대일함수이므로 역함수 g(t)가 존재한다.A(x)=∫01∣f(t)−x∣dt=∫0g(x)(x−f(t))dt+∫g(x)1(f(t)−x)dt=ln2−2ln(1+[g(x)]2)−x+2xg(x)(경우3) x≥1: (경우1)과 동일한 방법으로 A(x)=x−ln2그러므로A(x)=⎩⎨⎧ln2−xln2−2ln(1+[g(x)]2)−x+2xg(x)x−ln2(x<0)(0≤x<1)(x≥1)
+10점 · c=54임을 제시
(ⅱ) c 구하기x<0일 때 A′(x)=−1이고, x≥1일 때 A′(x)=1이다.0≤x<1일 때, 1+[g(x)]22g(x)=f(g(x))=x이므로A′(x)=−21+[g(x)]22g(x)[g(x)]′−1+2g(x)+2x[g(x)]′=2g(x)−1A′(x)=0에서 g(x)=21이므로 x=f(21)=54이다. f′(x)>0이므로 g′(x)>0이고, A′′(x)=2g′(x)>0이므로 A(x)는 x=54에서 극솟값을 갖는다. 따라서 c=54이다.
[참고] A′(0)=x→0−limxA(x)−A(0)=x→0+limxA(x)−A(0)=−1이고, 마찬가지 방법으로 A′(1)=1이다.
+10점 · k=2ln2임을 제시
(ⅲ) A(k)=ln2인 k 구하기 (k>0)A(x)는 아래로 볼록하고 A(0)=ln2, A(1)=1−ln2이다.∙0<x≤1에서 A(x)=ln2를 만족하는 x는 존재하지 않는다.∙x>1에서 A(x)=x−ln2=ln2인 x=2ln2이다.따라서 k=2ln2이다.
예시 답안의 내용 및 평가 기준의 내용과는 일치하지 않더라도 기술한 내용이 논리적으로 타당한 경우에는 평가위원의 판단에 따라 부분 점수를 부여할 수 있음.