[문제 3] 다음 제시문 <가>~<다>를 읽고 물음에 답하시오.
<가> 함수 f(t)가 구간 [α,β]에서 연속이고 t=g(x)가 미분 가능한 함수일 때, g(a)=α, g(b)=β이면 ∫αβf(t)dt=∫abf(g(x))g′(x)dx이다.
<나> 두 함수 f(x), g(x)가 구간 [a,b]에서 연속이고, 그의 도함수들이 연속일 때, 등식 ∫abf′(x)g(x)dx=[f(x)g(x)]ab−∫abf(x)g′(x)dx가 성립한다.
<다> y=f(x)는 x≥0에서 정의되고 f(0)=0, f′(x)>0을 만족하는 함수이다. f(x)의 역함수를 g(x)라 할 때, 등식 ∫0ag(y)dy=ag(a)−∫0g(a)f(x)dx가 성립한다. (단, a>0)
3-1. 함수 f(x)가 0≤x≤1에서 연속일 때, 제시문 <가>와 sin(π−x)=sinx임 을 이용하여∫0πxf(sinx)dx=2π∫0πf(sinx)dx가 성립함을 보이시오. [10점]
3-2. y=f(x)의 역함수를 x=g(y)라 할 때 ∫abf(x)dx=bf(b)−af(a)−∫f(a)f(b)g(y)dy가 성립함을 보이시오.(단 0<a<b≤1) [10점]
3-3. F(t)=∫0tln(1+x)dx−at (t≥0)라 할 때, 제시문 <다>를 이용하여 F(t)의 최솟값을 구하시오. [15점]