수리논술, 이게 다다.

자연계열 2번

오류 제보

문제

<문제 2> 다음 제시문을 읽고 문제에 답하시오.

f\displaystyle f와 g\displaystyle g는 폐구간 [0,a]\displaystyle [0,a]에서 정의된 연속함수이고, 폐구간 [0,a]\displaystyle [0,a]의 임의의 원소 x\displaystyle x에 대하여, 다음을 만족한다.f(a−x)=f(x),g(x)+g(a−x)=k\displaystyle f(a-x)=f(x),\quad g(x)+g(a-x)=k (단, k\displaystyle k는 실수)

(1) ∫0af(x)g(x) dx=12k∫0af(x) dx\displaystyle \int_0^af(x)g(x)\,dx=\frac12k\int_0^af(x)\,dx임을 보이시오.

(2) 정적분 ∫0πxsin⁡x1+cos⁡2x dx\displaystyle \int_0^\pi\frac{x\sin x}{1+\cos^2x}\,dx값을 구하시오.

해설강의 준비중
+30점

문항(1) (30점) 제시문의 조건 f(a−x)=f(x), g(x)+g(a−x)=k\displaystyle f(a-x)=f(x),\ g(x)+g(a-x)=k로부터∫0af(x)g(x) dx=∫0af(x)(k−g(a−x)) dx=k∫0af(x) dx−∫0af(x)g(a−x) dx=k∫0af(x) dx−∫a0f(a−t)g(t)(−dt)=k∫0af(x) dx−∫0af(a−t)g(t) dt=k∫0af(x) dx−∫0af(x)g(x) dx\displaystyle \begin{aligned}\int_0^af(x)g(x)\,dx&=\int_0^af(x)(k-g(a-x))\,dx\\&=k\int_0^af(x)\,dx-\int_0^af(x)g(a-x)\,dx\\&=k\int_0^af(x)\,dx-\int_a^0f(a-t)g(t)(-dt)\\&=k\int_0^af(x)\,dx-\int_0^af(a-t)g(t)\,dt\\&=k\int_0^af(x)\,dx-\int_0^af(x)g(x)\,dx\end{aligned}임을 알 수 있다.따라서, ∫0af(x)g(x) dx=12k∫0af(x) dx\displaystyle \int_0^af(x)g(x)\,dx=\frac12k\int_0^af(x)\,dx이다.

+30점 · f(π−x)=f(x),g(x)+g(π−x)=π\displaystyle f(\pi-x)=f(x),\quad g(x)+g(\pi-x)=\pi를 만족한다.

문항(2). (70점)f(x)=sin⁡x1+cos⁡2x, g(x)=x\displaystyle f(x)=\frac{\sin x}{1+\cos^2x},\ g(x)=x라 하면, f(x),g(x)\displaystyle f(x),g(x)는 폐구간 [0,π]\displaystyle [0,\pi]에서 연속함수이고, 폐구간 [0,π]\displaystyle [0,\pi]의 임의의 원소 x\displaystyle x에 대하여,f(π−x)=sin⁡(π−x)1+cos⁡2(π−x)=sin⁡x1+cos⁡2x=f(x),g(x)+g(π−x)=x+(π−x)=π\displaystyle f(\pi-x)=\frac{\sin(\pi-x)}{1+\cos^2(\pi-x)}=\frac{\sin x}{1+\cos^2x}=f(x),\quad g(x)+g(\pi-x)=x+(\pi-x)=\pi를 만족한다.

+40점 · π2⋅π2=π24\displaystyle \frac\pi2\cdot\frac\pi2=\frac{\pi^2}4.

(1)번의 결과로부터∫0πxsin⁡x1+cos⁡2x dx=π2∫0πsin⁡x1+cos⁡2x dx\displaystyle \int_0^\pi\frac{x\sin x}{1+\cos^2x}\,dx=\frac\pi2\int_0^\pi\frac{\sin x}{1+\cos^2x}\,dx이고, t=cos⁡x\displaystyle t=\cos x로 치환하면,π2∫0πsin⁡x1+cos⁡2x dx=π2∫1−1−11+t2 dt=π2∫−1111+t2 dt\displaystyle \frac\pi2\int_0^\pi\frac{\sin x}{1+\cos^2x}\,dx=\frac\pi2\int_1^{-1}\frac{-1}{1+t^2}\,dt=\frac\pi2\int_{-1}^1\frac1{1+t^2}\,dt이고, 다시 t=tan⁡θ\displaystyle t=\tan\theta로 치환하면,π2∫−1111+t2 dt=π2∫−π4π4sec⁡2θ1+tan⁡2θ dθ=π2∫−π4π41 dθ=π2⋅π2=π24\displaystyle \frac\pi2\int_{-1}^1\frac1{1+t^2}\,dt=\frac\pi2\int_{-\frac\pi4}^{\frac\pi4}\frac{\sec^2\theta}{1+\tan^2\theta}\,d\theta=\frac\pi2\int_{-\frac\pi4}^{\frac\pi4}1\,d\theta=\frac\pi2\cdot\frac\pi2=\frac{\pi^2}4.

다음 경우는 0점 처리됩니다.1) 답안을 검정 볼펜으로 작성하지 않은 경우2) 자신의 신원을 드러내는 표기나 표현을 한 경우3) 수정액이나 수정테이프를 사용한 경우4) 답안을 해당 답란에 작성하지 않은 경우

첨삭 사례

아직 등록된 첨삭 사례가 없습니다.

질문과 답변 · 0개질문과 답변 · 고정 0개

아직 등록된 질문이 없습니다. 질문 작성은 멤버십 회원만 가능합니다.