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한양대 에리카캠퍼스 2021학년도 모의 자연계열 2번 · mathesis.kr/archive/hanyang-erica/2021mo/jayeon_2
[2-1 풀이]f(x)=x2+ax+2라 하면, 로그의 진수의 조건에 의하여 f(x)>0(x≥0)이 성립해야 한다.f(x)=(x+2a)2−4a2+2에서 a≥0, a<0인 두 가지 경우를 생각할 수 있다.
(1) a≥0:✓ x=0에서 f(x)는 최솟값 f(0)=2을 가지므로 n=0에 대하여 방정식 f(0)=20, 즉 h(x)=0을 만족하는 x≥0인 실근 x는 존재하지 않는다.✓ 또한 f(x)는 x≥0 영역에서 연속이고 증가함수이므로 h(x)=log2(x2+ax+2)도 연속이고 증가함수이다.따라서 자연수 n에 대하여 x2+ax+2=2n, 즉 log2(x2+ax+2)=n를 만족하는 x≥0인 실근 x의 개수가 하나뿐이다.그러므로 a≥0일 경우, x≥0에 대하여 log2(x2+ax+2)=n을 만족하는 실근의 개수가 2개 이상이 되는 음이 아닌 정수 n은 존재하지 않는다.
(2) a<0:f(x)=(x+2a)2−4a2+2으로부터 x=−2a>0에서 f(x)의 최솟값은 −4a2+2이다.따라서 로그의 진수의 조건에 의하여, −4a2+2>0이 성립하여야 하고 이때 a의 범위는 다음과 같다.−22<a<0한편 f(0)=2이고 f(x)의 최솟값이 −4a2+2<2이므로 다음 두 가지 경우를 생각할 수 있다.✓ −2≤a<0:1≤−4a2+2<2이므로 log2(x2+ax+2)=n을 만족하는 x≥0인 실근 x의 개수가 2개 이상이 되는 음이 아닌 정수 n은 1뿐이다.✓ −22<a<−2:0<−4a2+2<1이므로 log2(x2+ax+2)=n을 만족하는 x≥0인 실근 x의 개수가 2개 이상이 되는 음이 아닌 정수 n은 0과 1이다.
따라서 log2(x2+ax+2)=n을 만족하는 음이 아닌 실근 x의 개수가 2개 이상이 되는 상수 a의 범위는 −22<a<0이고 이때 가능한 음이 아닌 정수 n은 0, 1이다.
[2-2 풀이]자연수 n에 대하여 log2(x2+2x+2)=n을 만족하는 x≥0인 실근 xn은 다음과 같다.xn=−1+2n−1
x에 관한 함수 h(x)=log2(x2+2x+2)는 구간 [xn,xn+1)에서n≤log2(x2+2x+2)<n+1이므로 구간 [xn,xn+1)에서 q(x)는 다음과 같다.q(x)=log2(x2+2x+2)−n
[2-3 풀이]문제 2-2로부터 자연수 n에 대하여 log2(x2+2x+2)=n을 만족하는 x≥0인 실근은 xn=−1+2n−1이고 구간 [xn,xn+1)에서 q(x)=log2(x2+2x+2)−n이다.