+4점 · 0≤x<1에서의 함수 f(x)를 대칭 및 평행이동하여 1≤x≤2에서의 f(x)와 같음을 보임.2-(1) ∫02f(x)dx의 값을 구하시오.[풀이] 조건 (가)로부터 0≤x≤1에서의 함수 f(x)의 그래프를 x축 대칭, x축 방향으로 1, y축 방향으로 a−1만큼 평행이동 하면 1≤x≤2에서의 함수 f(x)의 그래프와 같음을 알 수 있다.
+4점 · 치환적분법을 이용하여 ∫12f(x)dx=∫01(a−1−f(x))dx임을 보임.이로부터 치환적분법을 이용하면∫12f(x)dx=∫01(a−1−f(x))dx임을 알 수 있고,
+4점 · ∫02f(x)dx의 값이 가로가 1, 세로가 a−1인 직사각형의 넓이와 같음을 이용하여 ∫02f(x)dx=a−1임을 보임.∫02f(x)dx의 값은 가로가 1, 세로가 a−1인 직사각형의 넓이와 같으므로, ∫02f(x)dx=a−1이다.
+4점 · y=x−2n을 이용하여 2n≤x≤2n+2에서의 함수 f(x)를 0≤y≤2에서의 y에 관한 함수로 표현.2-(2) 모든 자연수 n에 대하여 2n≤x≤2n+2에서의 f(x)를 구하시오.[풀이] 조건 (나)로부터 각 자연수 n에 대하여 f(x)=a−nf(x−2n)이므로, y=x−2n이라 하면 2n≤x≤2n+2일 때, 0≤y≤2이고f(y+2n)=a−nf(y)={ay−n−a−na1−n−ay−1−n(0≤y≤1)(1≤y≤2)이다.
+4점 · y=x−2n을 대입하여 2n≤x≤2n+2에서의 함수 f(x)를 표현.다시 x=y+2n이라 하면 위 식으로부터f(x)=a−nf(x−2n)={ax−3n−a−na1−n−ax−3n−1(2n≤x≤2n+1)(2n+1≤x≤2n+2)이다.
+1점 · 자연수 n에 대하여 f(2n−2)=0임을 보임.2-(3) 모든 자연수 n에 대하여 y=f(x)와 x축 및 두 직선 x=0, x=2n으로 둘러싸인 부분의 넓이를 Sn이라 할 때, n→∞limSn=2025를 만족시키는 실수 a의 값을 구하시오.[풀이] 함수 f(x)의 조건문으로부터 f(0)=f(2)=0이고, (2)의 결과로 자연수 k에 대해 f(2k)=f(2k+2)=0임을 알 수 있다.
+4점 · 위의 결과를 바탕으로 자연수 n에 대하여 y=f(x)와 x축 및 두 직선 x=0, x=2n으로 둘러싸인 부분의 넓이가 자연수 k=1,2,⋯,n에 대하여 y=f(x)와 x축 및 두 직선 x=2k−2, x=2k로 둘러싸인 부분의 넓이의 합으로 표현됨을 보임.(2k−2,2k)에서 f(x)가 0이 아니므로 Sn은 1≤k≤n에 대하여 y=f(x)와 x축 및 두 직선 x=2k−2, x=2k로 둘러싸인 도형의 넓이를 모두 합한 것과 같음을 알 수 있다.
+4점 · 치환적분법을 이용하여 ∫2k−22kf(x)dx=a−k+1∫02f(x)dx임을 보임.치환적분법을 이용하면 y=f(x)와 x축 및 두 직선 x=2k−2, x=2k로 둘러싸인 도형의 넓이는∫2k−22kf(x)dx=∫02f(x+2k−2)dx=a1−k∫02f(x)dx=(a−1)a1−k와 같음을 알 수 있고
+3점 · (1)의 결과를 이용하여 Sn=k=1∑n(a−1)a1−k임을 보임.따라서Sn=k=1∑n(a−1)a1−k가 된다.
+2점 · a>1임을 이용하여 등비급수의 합 n=1∑∞(a−1)a1−n=a임을 보임.(a−1)a1−k는 초항이 a−1이고 공비가 a1인 등비수열이고 a>1이므로 등비급수의 합은 수렴하며 n→∞limSn=n=1∑∞(a−1)a1−n=a이다.
+1점 · 문제의 조건으로부터 a=2025임을 보임.따라서 a=2025이다.