수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

자연계열 2번

문제

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[문제 21\displaystyle 2 - 1]

0x2\displaystyle 0 \le x \le 2이면 2tx\displaystyle | 2 t - x |0tx2\displaystyle 0 \le t \le \frac{x}{2}일 때 x2t\displaystyle x - 2 t이며 t>x2\displaystyle t > \frac{x}{2}일 때 2tx\displaystyle 2 t - x이다. \displaystyle \cdots \cdots(1)

따라서 f(x)=0x2(x2t)dt+x21(2tx)dt=[xtt2]0x2+[t2xt]x21\displaystyle f ( x ) = \int_{0}^{\frac{x}{2}} ( x - 2 t ) d t + \int_{\frac{x}{2}}^{1} ( 2 t - x ) d t = \Biggl[ x t - t^{2} \Biggr]_{0}^{\frac{x}{2}} + \Biggl[ t^{2} - x t \Biggr]_{\frac{x}{2}}^{1}\cdots \cdots(2)

=x22x+1\displaystyle = \frac{x^{2}}{2} - x + 1\cdots \cdots(3)

x>2\displaystyle x > 2일 때 적분 구간인 0t1\displaystyle 0 \le t \le 1에서 2tx=x2t\displaystyle | 2 t - x | = x - 2 t\cdots \cdots(1)\displaystyle ^{\prime}

따라서 f(x)=01(x2t)dt=[xtt2]01\displaystyle f ( x ) = \int_{0}^{1} ( x - 2 t ) d t = \Biggl[ x t - t^{2} \Biggr]_{0}^{1}\cdots \cdots(4)

=x1\displaystyle = x - 1\cdots \cdots(5)

f(x)={x22x+1(0x2)x1(x>2)\displaystyle f ( x ) = \begin{cases}\frac{x^{2}}{2} - x + 1 & ( 0 \le x \le 2 ) \\ x - 1 & ( x > 2 )\end{cases}\cdots \cdots(6)

[문제 22\displaystyle 2 - 2]

f(x)={x1(0x2)1(x>2)\displaystyle f ^{\prime} ( x ) = \begin{cases}x - 1 & ( 0 \le x \le 2 ) \\ 1 & ( x > 2 )\end{cases}\cdots \cdots(7)

f(x)=0\displaystyle f ^{\prime} ( x ) = 0을 만족시키는 x\displaystyle x의 값은 x=1\displaystyle x = 1\cdots \cdots(8)

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

x\displaystyle x0\displaystyle 0\displaystyle \cdots1\displaystyle 1\displaystyle \cdots
f(x)\displaystyle f ^{\prime} ( x )--0\displaystyle 0+
f(x)\displaystyle f ( x )1\displaystyle 1\displaystyle \searrow12\displaystyle \frac{1}{2}\displaystyle \nearrow

따라서 함수 f(x)\displaystyle f ( x )x=1\displaystyle x = 1에서 최소이고, 최솟값은 12\displaystyle \frac{1}{2}이다. \displaystyle \cdots \cdots(9)

하위 문항채점 기준배점
(1)x\displaystyle x의 범위를 0x2\displaystyle 0≤x≤2x>2\displaystyle x>2 또는 0x<2\displaystyle 0≤x<2x2\displaystyle x≥2로 적절히 나누어 각 범위에 대하여 f(x)\displaystyle f(x)를 구한 경우 (+45점) - 45점: (1)과 (1)′ 두 가지 범위로 나누어 정적분을 하였으며 (1)의 범위에서 정적분 시 t\displaystyle t의 범위를 각각 0부터 x2\displaystyle \frac{x}{2}x2\displaystyle \frac{x}{2}부터 1까지로 나누어 계산함으로써 (1)과 (1)′ 각 범위에서 f(x)\displaystyle f(x)를 정확히 구하여 (6)을 답안으로 제시한 경우 - 40점: (1)과 (1)′두 가지 범위로 나누어 정적분을 하였으며 (1)의 범위에서 정적분 시 t\displaystyle t의 범위를 각각 0부터 x2\displaystyle \frac{x}{2}x2\displaystyle \frac{x}{2}부터 1까지로 나누어 각 범위에서 f(x)\displaystyle f(x)를 구하되 (2)와 (4)는 정확히 제시했으나 계산에 오류가 있어 (3) 또는 (5) 둘 중 하나를 정확히 얻어내지 못한 경우 - 30점: (1)과 (1)′두 가지 범위로 나누어 정적분을 하였으며 (1)의 범위에서 정적분 시 t\displaystyle t의 범위를 각각 0부터 x2\displaystyle \frac{x}{2}x2\displaystyle \frac{x}{2}부터 1까지로 나누어 각 범위에서 f(x)\displaystyle f(x)를 구하되 (2)와 (4)는 정확히 제시했으나 계산에 오류가 있어 (3)과 (5)를 모두 정확히 얻어내지 못한 경우 - 20점: (1)과 (1)′두 가지 범위로 나누어 정적분을 하였으나 (1)의 범위에서 정적분 시 t\displaystyle t의 범위를 적절하게 나누지 못했거나 t\displaystyle t의 범위를 나누지 않고 f(x)=01(x2t)dt\displaystyle f(x)=\int_0^1(x-2t)dt 또는 f(x)=01(2tx)dt\displaystyle f(x)=\int_0^1(2t-x)dt 등으로 구한 경우 x\displaystyle x의 범위를 나누지 않고 (1)인 경우에 대한 답안만 작성하되 정적분 시 t\displaystyle t의 범위를 각각 0부터 x2\displaystyle \frac{x}{2}x2\displaystyle \frac{x}{2}부터 1까지로 나누어 f(x)\displaystyle f(x)를 구한 경우 (+35점) - 35점: x\displaystyle x값의 범위를 나누지 않은 채로 (1)부터 (3)까지의 풀이 과정을 정확히 보이고 (3)을 답안으로 제시한 경우 - 30점: x\displaystyle x값의 범위를 나누지 않은 채로 (1)부터 (2)까지의 풀이 과정을 정확히 제시했으나 정적분 계산에서 오류가 있어 (3)을 정확히 얻어내지 못한 경우 x\displaystyle x의 범위를 나누지 않고 정적분 시 t\displaystyle t의 범위도 나누지 않은 채 단순히 f(x)=01(x2t)dt\displaystyle f(x)=\int_0^1(x-2t)dt 또는 f(x)=01(2tx)dt\displaystyle f(x)=\int_0^1(2t-x)dt로 답을 구한 경우 (+10점) - 10점: f(x)=01(x2t)dt=x1\displaystyle f(x)=\int_0^1(x-2t)dt=x-1또는 f(x)=01(2tx)dt=1x\displaystyle f(x)=\int_0^1(2t-x)dt=1-x를 답으로 제시한 경우 - 5점: f(x)=01(x2t)dt\displaystyle f(x)=\int_0^1(x-2t)dt 또는 f(x)=01(2tx)dt\displaystyle f(x)=\int_0^1(2t-x)dt를 제시했지만 답을 얻어내지 못한 경우 문제의 의미를 알지 못함 (0점)45
(2)[문제 2(1)]에서 정적분 시 t\displaystyle t의 범위를 각각 0부터 x2\displaystyle \frac{x}{2}x2\displaystyle \frac{x}{2}부터 1까지로 나누어 계산하면 x\displaystyle x에 대한 이차식을 얻는데 이 함수는 최솟값이 존재함. f(x)=x22x+1\displaystyle f(x)=\frac{x^2}{2}-x+1를 [문제 2(1)]에서 정확히 얻어 내었으며 f(x)\displaystyle f(x)가 최소가 되는 x\displaystyle x와 최솟값을 정확히 답한 경우 (+15점) - 15점: 증감표 또는 그래프를 이용하여 f(x)\displaystyle f(x)x=1\displaystyle x=1에서 최소가 됨을 보이고 최솟값을 정확히 답한 경우 - 13점: f(x)\displaystyle f(x)x=1\displaystyle x=1에서 최소가 됨을 명확히 보이지는 않았으나 답은 맞은 경우 [문제 2(1)]에서 f(x)=x22x+1\displaystyle f(x)=\frac{x^2}{2}-x+1를 정확히 얻어 내지는 못하였으나 자신의 결과에 맞추어 f(x)\displaystyle f(x)가 최소가 되는 x\displaystyle x와 최솟값을 얻어내기 위해 최대한 노력하였으며 논리 전개가 타당한 경우 (+5점) - 5점: 논리 전개가 타당하며 계산 과정에 오류가 없는 경우 문제의 의미를 알지 못함 (0점)15

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