수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

자연계열 1번

문제

🔒
짧은 시간에 너무 많은 문제를 여셔서 열람을 잠시 제한했습니다. 잠시 후 다시 시도하시거나 로그인해 주세요.
해설강의 준비중

[문제 11\displaystyle 1 - 1]

함수의 도함수를 구하면

f(x)=sinx(222sinx)cosx(2cosx)(222sinx)2=222sinx(222sinx)2(1)\displaystyle f ^{\prime} ( x ) = \frac{- \sin x ( 2 \sqrt{2} - 2 \sin x ) - \cos x ( - 2 \cos x )}{( 2 \sqrt{2} - 2 \sin x )^{2}} = \frac{2 - 2 \sqrt{2} \sin x}{( 2 \sqrt{2} - 2 \sin x )^{2}}\cdots \cdots ( 1 )

f(x)=0\displaystyle f ^{\prime} ( x ) = 0을 만족시키는 x\displaystyle x의 값은 222sinx=0\displaystyle 2 - 2 \sqrt{2} \sin x = 0에서 x=π4\displaystyle x = \frac{\pi}{4}또는 x=34π(2)\displaystyle x = \frac{3}{4} \pi\cdots\cdots ( 2 )

함수 f(x)\displaystyle f ( x )의 증가와 감소를 표로 나타내면 다음과 같다.

대학 공개 예시답안의 증감표

이때 sin34π=12,cos34π=12\displaystyle \sin \frac{3}{4} \pi = \frac{1}{\sqrt{2}} , \cos \frac{3}{4} \pi = - \frac{1}{\sqrt{2}}이므로

1222212=122=12(3)\displaystyle \frac{- \frac{1}{\sqrt{2}}}{2 \sqrt{2} - 2 \frac{1}{\sqrt{2}}} = \frac{- \frac{1}{\sqrt{2}}}{\sqrt{2}} = - \frac{1}{2}\cdots \cdots ( 3 )

따라서, 함수 f(x)\displaystyle f ( x )x=34π\displaystyle x = \frac{3}{4} \pi에서 최소이고, 최솟값은 12\displaystyle - \frac{1}{2}이다.

[문제 12\displaystyle 1 - 2]

sin(xπ2)=cosx\displaystyle \sin \left( x - \frac{\pi}{2} \right) = - \cos x이므로 함수 f(xπ2)\displaystyle f \left( x - \frac{\pi}{2} \right)는 다음과 같다.

f(xπ2)={0(x<π2)cosx(π2x32π)0(x>32π)(4)\displaystyle f \left( x - \frac{\pi}{2} \right) = \begin{cases}0 & \left( x < \frac{\pi}{2} \right) \\ - \cos x & \left( \frac{\pi}{2} \le x \le \frac{3}{2} \pi \right) \\ 0 & \left( x > \frac{3}{2} \pi \right)\end{cases}\cdots \cdots ( 4 )

이때, 02π{f(x)+f(xπ2)}2dx=02π{f(x)}2dx+202πf(x)f(xπ2)dx+02π{f(xπ2)}2dx\displaystyle \int_{0}^{2 \pi} \left\{ f ( x ) + f \left( x - \frac{\pi}{2} \right) \right\}^{2} d x= \int_{0}^{2 \pi} \left\{ f ( x ) \right\}^{2} d x + 2 \int_{0}^{2 \pi} f ( x ) f \left( x - \frac{\pi}{2} \right) d x + \int_{0}^{2 \pi} \left\{ f \left( x - \frac{\pi}{2} \right) \right\}^{2} d x

이고, 02π{f(x)}2dx=0π{f(x)}2dx+π2π{f(x)}2dx=0π{f(x)}2dx=0πsin2xdx=0π1cos2x2dx=12[x12sin2x]0π=π2(5)\displaystyle \int_{0}^{2 \pi} \left\{ f ( x ) \right\}^{2} d x = \int_{0}^{\pi} \left\{ f ( x ) \right\}^{2} d x + \int_{\pi}^{2 \pi} \left\{ f ( x ) \right\}^{2} d x = \int_{0}^{\pi} \left\{ f ( x ) \right\}^{2} d x = \int_{0}^{\pi} \sin^{2} x d x = \int_{0}^{\pi} \frac{1 - \cos 2 x}{2} d x = \frac{1}{2} \Biggl[ x - \frac{1}{2} \sin 2 x \Biggr]_{0}^{\pi} = \frac{\pi}{2}\cdots \cdots ( 5 )

이고,

02π{f(xπ2)}2dx=0π2{f(xπ2)}2dx+π232π{f(xπ2)}2dx+32π2π{f(xπ2)}2dx\displaystyle \int_{0}^{2 \pi} \left\{ f \left( x - \frac{\pi}{2} \right) \right\}^{2} d x = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \left\{ f \left( x - \frac{\pi}{2} \right) \right\}^{2} d x + \int_{\frac{\pi}{2}}^{\frac{3}{2} \pi} \left\{ f \left( x - \frac{\pi}{2} \right) \right\}^{2} d x + \int_{\frac{3}{2} \pi}^{2 \pi} \left\{ f \left( x - \frac{\pi}{2} \right) \right\}^{2} d x

=π232π{f(xπ2)}2dx=π232π(cosx)2dx\displaystyle = \int_{\frac{\pi}{2}}^{\frac{3}{2} \pi} \left\{ f \left( x - \frac{\pi}{2} \right) \right\}^{2} d x = \int_{\frac{\pi}{2}}^{\frac{3}{2} \pi} ( - \cos x )^{2} d x

=π232π1+cos2x2dx=12[x+12sin2x]π232π=π2(6)\displaystyle = \int_{\frac{\pi}{2}}^{\frac{3}{2} \pi} \frac{1 + \cos 2 x}{2} d x = \frac{1}{2} \Biggl[ x + \frac{1}{2} \sin 2 x \Biggr]_{\frac{\pi}{2}}^{\frac{3}{2} \pi} = \frac{\pi}{2}\cdots \cdots ( 6 )

이다. 한편, 02πf(x)f(xπ2)dx\displaystyle \int_{0}^{2 \pi} f ( x ) f \left( x - \frac{\pi}{2} \right) d x

=0π2f(x)f(xπ2)dx+π2πf(x)f(xπ2)dx+π32πf(x)f(xπ2)dx+32π2πf(x)f(xπ2)dx\displaystyle = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} f ( x ) f \left( x - \frac{\pi}{2} \right) d x + \int_{\frac{\pi}{2}}^{\pi} f ( x ) f \left( x - \frac{\pi}{2} \right) d x + \int_{\pi}^{\frac{3}{2} \pi} f ( x ) f \left( x - \frac{\pi}{2} \right) d x + \int_{\frac{3}{2} \pi}^{2 \pi} f ( x ) f \left( x - \frac{\pi}{2} \right) d x

=0π2sinx×0dx+π2πsinx×(cosx)dx+π32π0×(cosx)dx+32π2π0×0dx\displaystyle = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \sin x \times 0 d x + \int_{\frac{\pi}{2}}^{\pi} \sin x \times ( - \cos x ) d x + \int_{\pi}^{\frac{3}{2} \pi} 0 \times ( - \cos x ) d x + \int_{\frac{3}{2} \pi}^{2 \pi} 0 \times 0 d x

=0+π2πsinx(cosx)dx+0+0=[12sin2x]π2π=12(7)\displaystyle = 0 + \int_{\frac{\pi}{2}}^{\pi} \sin x ( - \cos x ) d x + 0 + 0 = - \Biggl[ \frac{1}{2} \sin^{2} x \Biggr]_{\frac{\pi}{2}}^{\pi} = \frac{1}{2}\cdots \cdots ( 7 )

이다. 따라서,

02π{f(x)+f(xπ2)}2dx\displaystyle \int_{0}^{2 \pi} \left\{ f ( x ) + f \left( x - \frac{\pi}{2} \right) \right\}^{2} d x

=02π{f(x)}2dx+202πf(x)f(xπ2)dx+02π{f(xπ2)}2dx\displaystyle = \int_{0}^{2 \pi} \left\{ f ( x ) \right\}^{2} d x + 2 \int_{0}^{2 \pi} f ( x ) f \left( x - \frac{\pi}{2} \right) d x + \int_{0}^{2 \pi} \left\{ f \left( x - \frac{\pi}{2} \right) \right\}^{2} d x

=π2+2×12+π2=π+1(8)\displaystyle = \frac{\pi}{2} + 2 \times \frac{1}{2} + \frac{\pi}{2} = \pi + 1\cdots \cdots ( 8 )

하위 문항채점 기준배점
(1)주어진 영역에서 함수의 최솟값을 정확히 구한 경우 (+20점) - 20점 : (1)과 (2)를 구하고, 증감표를 이용하거나 극값과 경계값을 비교하여 최솟값(3)을 구한 경우 - 15점 : 도함수를 구하여 극값을 갖는 조건을 (2)와 같이 얻은 경우 도함수를 정확히 구하고 극값을 갖는 조건을 1개만 구한 경우 12점 - 10점 : 몫으로 표현된 함수를 미분하여 도함수를 (1)과 같이 구한 경우 도함수를 구하는 과정에서 미분은 정확하게 했으나 계산 오류로 잘못된 결과를 얻은 경우 3점 - 0점 : 문제의 의미를 알지 못함20
(2)주어진 함수의 정적분 값을 정확히 구하면 +50점 - 50점 : 함수 f(xπ2)\displaystyle f(x-\frac{\pi}{2})를 구하고 (5), (6), (7) 및 정적분 값(8)까지 정확히 구한 경우 f(xπ2)\displaystyle f(x-\frac{\pi}{2})를 명시하지 않았으나 풀이 과정에 명시한 것과 동등한 내용이 포함되어 있고, (5), (6), (7), (8) 모두 정확히 구한 경우 50점 - 45점 : 함수 f(xπ2)\displaystyle f(x-\frac{\pi}{2})를 구하고 (5), (6), (7) 모두 정확히 구한 경우 함수 f(xπ2)\displaystyle f(x-\frac{\pi}{2})를 명시하지 않았으나 풀이 과정에 명시한 것과 동등한 내용이 포함되어 있고, (5), (6), (7) 모두 정확히 구한 경우 45점 함수 f(xπ2)\displaystyle f(x-\frac{\pi}{2})를 구하고 (5), (6), (7) 중 두 개를 정확히 구하고, 나머지 하나를 구하는 과정에서 단순 계산 오류가 있으면 40점 함수 f(xπ2)\displaystyle f(x-\frac{\pi}{2})를 구하고 (5), (6), (7) 중 한 개를 정확히 구하고, 나머지 두 개를 구하는 과정에서 각각 단순 계산 오류가 있으면 35점 함수 f(xπ2)\displaystyle f(x-\frac{\pi}{2})를 구하고 (5), (6), (7)을 하나도 정확히 구하지 못하였으나, 구하는 과정이 맞고 구하는 과정에서 각각 단순 계산 오류가 있으면 30점 - 30점 : 함수 f(xπ2)\displaystyle f(x-\frac{\pi}{2})를 구하고 (5), (6) 중 두 개를 정확히 구한 경우 함수 f(xπ2)\displaystyle f(x-\frac{\pi}{2})를 명시하지 않았으나, 풀이 과정에 명시한 것과 동등한 내용이 포함되어 있고, (5), (6) 두 개를 정확히 구한 경우 30점 함수 f(xπ2)\displaystyle f(x-\frac{\pi}{2})를 구하고 (5), (6) 중 하나를 정확히 구하고, 나머지 하나를 구하는 과정에서 계산 오류가 있으면 25점 - 20점 : 함수 f(xπ2)\displaystyle f(x-\frac{\pi}{2})를 구하고 (5), (6) 중 한 개를 정확히 구한 경우 함수 f(xπ2)\displaystyle f(x-\frac{\pi}{2})를 명시하지 않았으나, 풀이 과정에 명시한 것과 동등한 내용이 포함되어 있고, (5), (6) 중 한 개를 정확히 구한 경우 20점 - 10점 : 함수 f(xπ2)\displaystyle f(x-\frac{\pi}{2})를 구한 경우 - 0점 : 문제의 의미를 알지 못함50

첨삭 사례

아직 등록된 첨삭 사례가 없습니다.

질문과 답변 · 0개질문과 답변 · 고정 0개

아직 등록된 질문이 없습니다. 질문 작성은 멤버십 회원만 가능합니다.