1) 미적분의 기본 정리와 평균값의 정리를 이용하여 구간 [a,b]에 대하여∫abexsinxdx=(b−a)ecsinc를 만족하는 실수 c가 구간 (a,b)에 존재함을 보이시오.(15점)
+15점 · 미적분의 기본 정리와 평균값의 정리를 이용하여 구간 [a,b]에 대하여
∫abexsinxdx=(b−a)ecsinc
를 만족하는 실수 c가 구간 (a,b)에 존재함을 보이시오.(예시답안)미적분의 기본 정리에 의해 x∈[a,b]에 대하여 F(x)=∫axetsintdt 는 미분가능하고 F′(x)=exsinx 로 주어진다. 그러므로 ∫abf(x)dx=F(b)−F(a)이고 평균값의 정리에 의하여 b−aF(b)−F(a)=F′(c)=ecsinc 가 성립하는 c가 (a,b)에 적어도 하나 존재한다.
2) 최대·최소의 정리와 중간값의 정리를 이용하여 구간 [a,b]에 대하여∫abexsinxdx=sinc∫abexdx를 만족하는 실수 c가 구간 (a,b)에 존재함을 보이시오.
+15점 · 최대·최소의 정리와 중간값의 정리를 이용하여 구간 [a,b]에 대하여
∫abexsinxdx=sinc∫abexdx
를 만족하는 실수 c가 구간 (a,b)에 존재함을 보이시오.(예시답안)최대·최소의 정리에 의하여 구간 [a,b] 에서 y=sinx는 최소값 m과 최대값 M을 가진다. 따라서 f(x)=exsinx 는 구간 [a,b] 에서 mex≤exsinx≤Mex 를 만족하고m∫abexdx≤∫abexsinxdx≤M∫abexdx 이 성립한다.
위의 부등식을 양수인 ∫abexdx 로 나누면m≤∫abexdx∫abexsinxdx≤M 이 되고,중간값의 정리에 의하여 y=sinx는∫abexdx∫abexsinxdx=sinc를만족하는 c를 구간 (a,b)에서 가진다.
3) 위의 문제 (2)에 의하여∫−ππexsinxdx=sinc∫−ππexdx를 만족하는 실수 c가 구간 (−π,π)에 존재한다. 모든 실수 c의 합을 구하시오.
+10점 · 위의 문제 (2)에 의하여
∫−ππexsinxdx=sinc∫−ππexdx
를 만족하는 실수 c가 구간 (−π,π)에 존재한다. 모든 실수 c의 합을 구하시오.(예시답안)부분적분에 의하여 ∫exsinxdx=21ex(sinx−cosx)+C 이므로∫−ππexsinxdx=[21ex(sinx−cosx)]−ππ=2−eπcosπ+e−πcos(−π)=21(eπ−e−π) 이고sinc=∫−ππexdx∫−ππexsinxdx=21eπ−e−πeπ−e−π=21 이다.그러므로 c=61π,65π 이고 그 합은 π이다.