1-1. [풀이]f′(x)≥0이므로 f(x)가 증가함수이다.f(2π)−f(0)=∫02πf′(x)dx=∫02πkcosxdx=[ksinx]02π=kf(π)−f(2π)=∫2ππf′(x)dx=∫2ππ−lcosxdx=[−lsinx]2ππ=lf(23π)−f(π)=∫π23πf′(x)dx=∫π23π−mcosxdx=[−msinx]π23π=mf(2π)−f(23π)=∫23π2πf′(x)dx=∫23π2πncosxdx=[nsinx]23π2π=n이고f(x)가 [0,2π]에서 연속함수이므로 8=f(2π)−f(0)=k+l+m+n을 얻는다.따라서, 구하는 순서쌍의 개수는 중복조합의 수이므로 4H8=11C8=1×2×311×10×9=165이다.
1-2. [풀이]문제 1-1의 풀이에 의해 구하는 개수는 k≤l≤m=n와 k+l+m+n=8을 만족하는 음이 아닌 정수해의 개수와 같다. 이의 개수를 구해보자.(i) m=n=4일 때, (k,l,m,n)=(0,0,4,4)인 한 개의 해가 존재한다.(ii) m=n=3일 때, 이는 k≤l이고 k+l=2인 해를 구하는 경우이므로 (k,l,m,n)은 (0,2,3,3) 혹은 (1,1,3,3)인 두 개의 해가 존재한다.(iii) m=n=2일 때, 이는 k≤l≤2이고 k+l=4인 해를 구하는 경우이므로 (k,l,m,n)=(2,2,2,2)인 한 개의 해가 존재한다.m=n≤1인 경우 k+l+m+n≤4이고 m=n≥5인 경우 k+l+m+n≥10이므로 해가 존재하지 않는다. 따라서 구하는 순서쌍의 개수는 4이다.
1-3. [풀이]−cosx=t로 치환하면 sinxdx=dt이므로 ∫02πsin3xdx=∫−10(1−t2)dt=[t−3t3]−10=32이고 sinx=u로 치환하면 cosxdx=du이므로 ∫02πcos3xdx=∫01(1−u2)du=[u−3u3]01=32이다. 그리고∫02πsinxdx=∫02πcosxdx=1이므로 ∫02π(2asinx+2bcosx+3csin3x+3dcos3x)dx=20은 a+b+c+d=10과 동치이다. 따라서 구하는 수는 a<b<c<d와 a+b+c+d=10을 만족하는 음이 아닌 정수해의 개수와 같다. a′=a, b′=b−1, c′=c−2, d′=d−3이라면 조건 a′≤b′≤c′≤d′와 a′+b′+c′+d′=4를 얻는데 이는 위의 조건과 동치이다. (i) d′=4이면 (a′,b′,c′)=(0,0,0)를 얻고, (ii) d′=3이면 c′=1과 (a′,b′,c′)=(0,0,1), (iii) d′=2이면 (a′,b′,c′)=(0,0,2) 혹은 (a′,b′,c′)=(0,1,1)을 얻고, (iv) d′=1이면 (a′,b′,c′)=(1,1,1)을 얻는다. 따라서 구하는 순서쌍의 개수는 5이다.