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해설강의 준비중
한양대 서울캠퍼스 2019학년도 모의 1회 자연계열 1번 · mathesis.kr/archive/hanyang_seoul/2019mo_1/jayeon_1
1. f′(x)=(x+a2−x2)22x(x+a2−x2)−x2(1−a2−x2x)=(x+a2−x2)2a2−x2x(xa2−x2+2a2−x2)이고, 모든 0≤x≤a에 대하여 xa2−x2+2a2−x2>0이므로 f′(0)=0이다.따라서 임의의 0<x<a에 대하여 f′(x)>0이고 f(x)는 [0,a]에서 연속이므로, 함수 f(x)는 단조증가함수이고 일대일 함수이다.
2. I=∫0πxf(asinx)dx라 하면 I=∫0π/2xf(asinx)dx+∫π/2πxf(asinx)dx이고t=π−x로 치환하여 적분하면∫π/2πxf(asinx)dx=∫π/20(π−t)f(asin(π−t))(−dt)=∫0π/2(π−t)f(asint)dt이므로 I=π∫0π/2f(asinx)dx이다.
3. 2번의 결과로부터I=π∫0π/2f(asinx)dx=π∫0π/2asint+acosta2sin2tdt=aπ∫0π/2sint+costsin2tdt이고, 다시 θ=2π−t로 치환하여 적분하면I=aπ∫0π/2sint+costsin2tdt=aπ∫π/20sin(2π−θ)+cos(2π−θ)sin2(2π−θ)(−dθ)=aπ∫0π/2cosθ+sinθcos2θdθ따라서 2I=aπ∫0π/2sinθ+cosθsin2θ+cos2θdθ=aπ∫0π/2sinθ+cosθ1dθ이고,I=2aπ∫0π/2sinθ+cosθdθ=22aπ∫0π/2sin(θ+4π)1dθ=22aπ∫π/43π/4sinθ1dθ=22aπ∫π/43π/41−cos2θsinθdθ이다. 다시 cosθ=x로 치환하여 적분하면,I=22aπ∫π/43π/41−cos2θsinθdθ=22aπ∫1/2−1/21−x2(−dx)=22aπ∫−1/21/21−x2dx이다.한편 1−x21=21(x+11−x−11)이므로,I=42aπ∫−1/21/2x+11−x−11dx=[42aπlnx−1x+1]−1/21/2=2aπln(1+2)이다.