1단계 · 곡선 y=f(x) 위의 점 (t,f(t))에서의 접선의 기울기는 f′(t)=cost+4이고, 이 접선과 x축의 양의 방향이 이루는 각의 크기를 α라고 하면 tanα=f′(t)=cost+4이다. 또한 역함수 미분법에 의해 곡선 y=f−1(x) 위의 점 (f(t),t)에서의 접선의 기울기는 f′(t)1이고, 이 접선과 x축의 양의 방향이 이루는 각의 크기를 β라고 하면 tanβ=f′(t)1이다.(1) 곡선 y=f(x) 위의 점 (t,f(t))에서의 접선의 기울기는 f′(t)=cost+4이고, 이 접선과 x축의 양의 방향이 이루는 각의 크기를 α라고 하면 tanα=f′(t)=cost+4이다. 또한 역함수 미분법에 의해 곡선 y=f−1(x) 위의 점 (f(t),t)에서의 접선의 기울기는 f′(t)1이고, 이 접선과 x축의 양의 방향이 이루는 각의 크기를 β라고 하면 tanβ=f′(t)1이다.
2단계 · 그러므로 g(t)=tanθ=tan(α−β)=1+tanαtanβtanα−tanβ=2f′(t)(f′(t))2−1이다.
f′(2π)=4이므로 g(2π)=815이다.그러므로 g(t)=tanθ=tan(α−β)=1+tanαtanβtanα−tanβ=2f′(t)(f′(t))2−1이다.f′(2π)=4이므로 g(2π)=815이다.
3단계 · g(t)=2(cost+4)(cost+4)2−1에서 cost+4=s (3≤s≤5)로 치환하면 g(t)의 최솟값은 h(s)=2ss2−1 (3≤s≤5)의 최솟값과 같다. h′(s)=2s21+s2>0이므로 h(s)는 구간 [3,5]에서 증가함수이다.(2) g(t)=2(cost+4)(cost+4)2−1에서 cost+4=s (3≤s≤5)로 치환하면 g(t)의 최솟값은 h(s)=2ss2−1 (3≤s≤5)의 최솟값과 같다. h′(s)=2s21+s2>0이므로 h(s)는 구간 [3,5]에서 증가함수이고
4단계 · s=3일 때, 함수 g(t)의 최솟값은 h(3)=34이다.s=3일 때, 함수 g(t)의 최솟값은 h(3)=34이다.
5단계 · x=f(t) (0≤t≤2π)와 제시문 [다]를 이용하면∫f(0)f(2π)g(f−1(x))dx=∫02πg(t)f′(t)dt(3) x=f(t) (0≤t≤2π)와 제시문 [다]를 이용하면∫f(0)f(2π)g(f−1(x))dx=∫02πg(t)f′(t)dt이다.
6단계 · 그런데 g(t)=2f′(t)(f′(t))2−1이고 f′(t)=cost+4이므로∫f(0)f(2π)g(f−1(x))dx=∫02π21((cost+4)2−1)dt=21∫02π(cos2t+8cost+15)dt이고∫02πcos2tdt=∫02π2cos2t+1dt=[4sin2t+2t]02π=π,∫02πcostdt=[sint]02π=0이다.따라서 ∫f(0)f(2π)g(f−1(x))dx=21∫02π(cos2t+8cost+15)dt=231π이다.그런데 g(t)=2f′(t)(f′(t))2−1이고 f′(t)=cost+4이므로∫f(0)f(2π)g(f−1(x))dx=∫02π21((cost+4)2−1)dt=21∫02π(cos2t+8cost+15)dt이고∫02πcos2tdt=∫02π2cos2t+1dt=[4sin2t+2t]02π=π,∫02πcostdt=[sint]02π=0이다.따라서 ∫f(0)f(2π)g(f−1(x))dx=21∫02π(cos2t+8cost+15)dt=231π이다.
| 배점 | 채점 기준 |
|---|
| 상 | S | [1단계]부터 [6단계]까지 모든 단계의 논증을 매끄럽게 작성한 경우 |
| 상 | A | [1단계]부터 [6단계]까지 5 단계만의 논증을 매끄럽게 작성한 경우 |
| 중 | B | [1단계]부터 [6단계]까지 4 단계만의 논증을 매끄럽게 작성한 경우 |
| 중 | C | [1단계]부터 [6단계]까지 3 단계만의 논증을 매끄럽게 작성한 경우 |
| 중 | D | [1단계]부터 [6단계]까지 2 단계만의 논증을 매끄럽게 작성한 경우 |
| 하 | E | [1단계]부터 [6단계]까지 1 단계만의 논증을 매끄럽게 작성한 경우 |
| 하 | F | 어느 단계의 일부분도 논증이 매끄럽게 진술하지 못한 경우, 백지인 경우 |