[문제 2−1]
+10점 · [문제 2] (1)
(1) n→∞limn31k=1∑nk2f(nk)의 형태로 정리한 경우(1) n→∞limn31[f(n1)+22f(n2)+32f(n3)+⋯n2f(nn)]은 n→∞limn31k=1∑nk2f(nk)이다.
+10점 · [문제 2] (1)
(2) n→∞limk=1∑nn2k2f(nk)n1의 형태로 변환하여 적분과 급수와의 관계를 논리적으로 전개한 경우(2) 적분과 급수의 합과의 관계는 ∫abf(x)dx=n→∞limk=1∑nf(xk)Δx(단, Δx=nb−a,xk=a+kΔx) 이기 때문에 따라서 위의 급수의 합은 n→∞limk=1∑nn2k2f(nk)n1=n→∞limk=1∑nxk2f(xk)Δx(Δx=n1−0,xk=0+k×n1)으로 볼 수 있으므로
+5점 · [문제 2] (1)
(3) 정적분 ∫01x2f(x)dx를 도출한 경우(3) 이로부터 정적분 ∫01x2f(x)dx로 나타낼 수 있다.
[문제 2−2]
(1) ∫01x2f(x)dx에 f(x)=sin(πx)를 대입한다.
+15점 · [문제 2] (2)
(1)~(2) ∫x2sin(πx)dx=−πx2cos(πx)+∫π2xcos(πx)dx로
부분적분을 1차 진행한 경우(2) x2sin(πx)가 미분가능하고 연속이기 때문에 ∫f(x)g′(x)dx=f(x)g(x)−∫f′(x)g(x)dx의 부분적분법을 이용한다.
f(x)=x2,f′(x)=2x, g′(x)=sin(πx),g(x)=−π1cos(πx)
∫x2sin(πx)dx=−πx2cos(πx)+∫π2xcos(πx)dx로 나타낼 수 있다.
(3) ∫π2xcos(πx)dx도 부분적분법을 적용한다.
f(x)=π2x,f′(x)=π2, g′(x)=cos(πx)dx,g(x)=π1sin(πx)
∫π2xcos(πx)dx=π22xsin(πx)−∫π22sin(πx)dx=π22xsin(πx)+π32cos(πx)
위의 결과를 결합하면
+15점 · [문제 2] (2)
(3)~(4) ∫π2xcos(πx)dx의 부분적분을 2차 진행하여서
∫x2sin(πx)dx=−πx2cos(πx)+π22xsin(πx)+π32cos(πx)+C로
최종 부정적분을 도출한 경우(4) ∫x2sin(πx)dx=−πx2cos(πx)+π22xsin(πx)+π32cos(πx)+C이다.
이를 구하기 위해 cos(π)=−1,sin(π)=0,cos(0)=1,sin(0)=0값을 적용한다.
+5점 · [문제 2] (2)
(5) x=1에서 −π1×(−1)+0+π32×(−1)=π1−π32를 도출한 경우(5) x=1일 때, −π1(−1)+0+π32(−1)=π1−π32
+5점 · [문제 2] (2)
(6) x=0에서 0+0+π32×(1)=π32도출한 경우(6) x=0일 때, 0+0+π32(1)=π32
+5점 · [문제 2] (2)
(7) ∫01x2sin(πx)dx=(π1−π32)−π32=π1−π34최종값을 정확히 구한 경우(7) ∫01x2sin(πx)dx=(π1−π32)−π32=π1−π34이다.
채점 기준 충족 정도에 따라 부분점수가 부여될 수 있음