<가> 다음과 같은 다항식이 주어진다.f0(x)=1f1(x)=1+xf2(x)=1+x+2!x2f3(x)=1+x+2!x2+3!x3f4(x)=1+x+2!x2+3!x3+4!x4f5(x)=1+x+2!x2+3!x3+4!x4+5!x5f6(x)=1+x+2!x2+3!x3+4!x4+5!x5+6!x6(단, n!은 1에서 n까지의 모든 자연수의 곱이다.)
<나> 함수 f(x)가 닫힌구간 [a,b]에서 연속이고 f(a)와 f(b)의 부호가 서로 다르면, 즉f(a)⋅f(b)<0이면 f(c)=0인 c가 a<c<b에 적어도 하나 존재한다.
1-1. 다항식 f5(x)의 역함수가 존재할 때, g5(x)=f5−1(x)라 하자.즉, g5(f5(x))=x=f5(g5(x))이다. g5′(1)과 g5′′(1)을 각각 구하여라. [10점]
1-2. 다항식 f3(x)의 역함수가 존재할 때, g3(x)=f3−1(x)라 하자.즉, g3(f3(x))=x=f3(g3(x))이다. 정적분 ∫138g3(x)dx의 값을 구하여라. [15점]
1-3. f5(x)와 f6(x)의 실근의 개수를 각각 구하여라. [15점]
해설강의 준비중
한양대 에리카캠퍼스 2018학년도 수시 오전 자연계열 1번 · mathesis.kr/archive/hanyang-erica/2018su_am/jayeon_1
g5′(f5(x))=f5′(x)1⇒g5′′(f5(x))f5′(x)=−[f5′(x)]2f5′′(x)=−[f4(x)]2f3(x) 이므로gn′′(fn(x))=−f5′(x)1⋅[f4(x)]2f3(x)=−f4(x)[f4(x)]2f3(x)Correction. 이 풀이의 gn, fn은 각각 g5, f5의 오기이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.g5′′(fn(0))=g5′′(1)=−1
1-2.f3(0)f3(1)=1+0+2!02+3!03=1=1+1+2!1+3!1=38서로 역함수 관계에 있는 두 함수의 그래프는 직선 y=x에 대칭이므로,정적분 ∫138g3(x)dx의 값을 구하는 것은 그림과 같이 구할 수 있다.
즉, ∫138g3(x)dx=38−∫01f3(x)dx이다.∫01f(x)dx=∫01(1+x+2x2+6x3)dx=2441 이므로,∫138g3(x)dx=38−∫01f3(x)dx=38−2441=2423
1-3.fn(x)=fn−1(x)+n!xn, fn′(x)=fn−1(x), f1(x)=1+x는 실근 1개를 가진다.f2(x)=1+x+2!x2⇒f2′(x)=1+x=f1(x) 이므로 f2(x)는 x=−1에서 최솟값 f2(−1)=21>0을 가진다.따라서 f2(x)≥f2(−1)=21>0 이므로 f2(x)는 실근을 갖지 않는다.
f3(x)=1+x+2!x2+3!x3⇒f3′(x)=f2(x)>0 이므로 f3(x)는 증가한다.f3(0)=1>0이고 f3(−3)=f2(−3)+3!(−3)3=25−63⋅3⋅3=25−29=−2<0 이므로 사잇값 정리에 의하여 f3(x)는 단 하나의 실근을 가진다.f4(x)=1+x+2!x2+3!x3+4!x4⇒f4′(x)=f3(x)f3(x)는 단 하나의 실근을 가진다.f3(a)=0이라하자. 그러면, f4(x)는 x=a에서 최솟값 f4(a)를 가진다.f4(x)≥f4(a)=f3(a)+4!a4=4!a4>0따라서 f4(x) 실근을 갖지 않는다.
f5(x)=f4(x)+5!x5이고 f5′(x)=f4(x)>0 이므로 f5(x)는 증가한다.f5(0)=1>0이고 f5(−5)=f4(−5)−5!55<0 이므로 사잇값 정리에 의하여 f5(x)는 단 하나의 실근을 가진다.f6′(x)=f5(x)는 단 하나의 실근 a를 갖는다고 하면f6(x)≥f6(a)=f5(a)+6!a6=6!a6>0이므로 실근을 갖지 않는다.