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해설강의 준비중
한양대 서울캠퍼스 2017학년도 모의 1회 자연계열 1번 · mathesis.kr/archive/hanyang_seoul/2017mo_1/jayeon_1
+10점 · 삼각함수 성질
함수 f(x)의 주기
1. f(x)=2−sinx1−2−cosx1함수 f(x)에서sin(x)=sin(x+2π),cos(x)=cos(x+2π)로 부터 f(x)=f(x+2π)임을 알 수 있다.
+10점 · 최소주기임을 보였는가?
θ=2π가 최소임을 보이자.우선 f(x)=0인 되는 x를 구하여 보면 (그래프개형에서 x축과 만나는 점을 모두 구해보면)f(x)=2−sinx1−2−cosx1=(2−sinx)(2−cosx)sinx−cosx=0에서분모는 항상 0 보다 크므로 분자 sinx−cosx=0인 해를 구하자.sinx=cosx을 만족하는 x는 4π±nπ,n=⋯,−2,−1,0,1,2,⋯f(x)=0인 되는 x는 ⋯,−411π,−47π,−43π,4π,45π,49π,⋯가능성 있는 주기는 π와 2π이다.모든 x에 대해서 f(x)=f(x+2π)이 만족됨을 보였으므로주기가 π가 아님을 보이면 된다.주기 θ가 θ=π이라면θ=π인 경우는 f(x+π)=2+sinx1−2+cosx1모든 x에 대해서f(x)=(2−sinx)(2−cosx)sinx−cosx=(2+sinx)(2+cosx)−sinx+cosx=f(x+π)를 만족해야 한다.(2−sinx)(2−cosx)sinx−cosx=(2+sinx)(2+cosx)−sinx+cosx를 정리하면(2−sinx)(2−cosx)(2+sinx)(2+cosx)(sinx−cosx){(2−sinx)(2−cosx)+(2+sinx)(2+cosx)}=0는 모든 x에 대해서 만족하지 않는다.이유는 분모는 항상 0 보다 크고분자가 (sinx−cosx){(2−sinx)(2−cosx)+(2+sinx)(2+cosx)}에서모든 x에 대해서 (2−sinx)(2−cosx)+(2+sinx)(2+cosx)>0이므로모든 x에 대해서 f(x)=f(x+π)이 만족되지 않는다.따라서 주기가 π일 수 없다.
[별해]도함수 f′(x)=(2−sinx)2cosx+(2−cosx)2sinx이므로 −47π,−43π,4π,45π에서f(x)의 기울기를 고려하면f′(π/4)=(2−sin(π/4))2cos(π/4)+(2−cos(π/4))2sin(π/4)=(2−sin(−7π/4))2cos(−7π/4)+(2−cos(−7π/4))2sin(−7π/4)=f′(−7π/4)>0이고f′(5π/4)=(2−sin(5π/4))2cos(5π/4)+(2−cos(5π/4))2sin(5π/4)=(2−sin(−3π/4))2cos(−3π/4)+(2−cos(−3π/4))2sin(−3π/4)=f′(−3π/4)<0이므로정리하면, 그래프가 x축과 만나는 점에서의 기울기가 같아지게 되는f(x)=f(x+θ)=0이고 f′(x)=f′(x+θ)를 만족하는 최소의 θ는2π보다 작은 값에서는 존재하지 않는다는 것을 알 수 있다.2π보다 작은 값에서 모든 실수 x에 대해 f(x)=f(x+θ)를 만족시키는 θ가 존재하지 않음을 알 수 있다.최소주기는 2π이다.
+20점 · 방정식 sinx−cosx=0을 유도하였는가?
2. 방정식 f(x)=g(x)를 만족하는 해 x를 모두 구하시오.f(x)=2−sinx1−2−cosx1=4−sin2x2−4−cos2x2=g(x)(4−sin2x)(4−cos2x)(2+sinx)(4−cos2x)−(4−sin2x)(2+cosx)−2(4−cos2x)+2(4−sin2x)=0분모는 0 이 아니므로(2+sinx)(4−cos2x)−(4−sin2x)(2+cosx)−2(4−cos2x)+2(4−sin2x)=0을 만족하는 x를 구하면 된다.분자 : 4sinx−sinxcos2x−3cosx−cos3x=0=> (sinx−cosx)(4+sinxcosx)=0
+10점 · 방정식의 해를 모두 구하였는가?
sinx−cosx=0을 만족하는 x는 ±n⋅π+4π,n=0,1,2,⋯
+10점 · 도함수 g′(x)형태를 올바로 구하였는가?
3. 함수 g(x)의 최댓값과 최솟값을 구하시오.g′(x)=4sinxcosx((4−sin2x)21+(4−cos2x)21)=0의 해를 구하면
+10점 · 극점들을 찾았는가?
((4−sin2x)21+(4−cos2x)21)>0이므로 sinxcosx=0을 만족하는 x들이 극점이 된다.sinxcosx=0을 만족하는 x는 ±n2π,n=0,1,2,⋯
+10점 · 극점들중 어디서 최대값 최소값을 갖는지 확인하였는가?
최댓값은 n이 홀수 일 때, g(x)=61최솟값은 n이 0과 짝수 일 때, g(x)=−61
+20점 · 부등식 f(x)<g(x)임을 보였는가?
* 2번 문제와 연관되어있음
4. 부등식 ∫04πf(x)dx<∫04πg(x)dx이 만족됨을 설명하시오.문제 1-2에서f(x)−g(x)=(4−sin2x)(4−cos2x)(sinx−cosx)(4+sinxcosx)이므로분모는 항상 0보다 크고분자 (sinx−cosx)(4+sinxcosx)는 구간 [0,4π)에서 0보다 작고 x=4π에서 0이다.따라서 구간 [0,4π)에서 f(x)−g(x)<0이므로, ∫04π{f(x)−g(x)}dx<0이고∫04πf(x)dx<∫04πg(x)dx이 성립한다.혹은 그림으로 설명