1.곡선 y=x1 위의 점 P가 점 A(a,a1), B(e2a,e2a1) 사이를 움직일 때, 선분 AP와 곡선 y=x1로 둘러싸인 부분의 넓이를 S1, 선분 PB와 곡선 y=x1로 둘러싸인 부분의 넓이를 S2라 하자. S1+S2의 최솟값을 구하시오. (단, a>0이고 e=n→∞lim(1+n1)n이다.)
2.양의 실수로 이루어진 수열 {an}에 대하여 n→∞lim(an)n=2019일 때, 극한값 n→∞limn(an−1)을 구하시오.
3.미분가능한 함수 f(x), g(x)는 다음 조건을 만족한다.(ⅰ)f(0)=3, f(π)=5(ⅱ)0≤x≤π인 실수 x에 대하여 g(x)=0이다.(ⅲ)f′(x)와 g′(x)는 연속함수이다.(ⅳ)0≤x≤π인 실수 x에 대하여 {f(x)}2−{g(x)}4=4이다.적분값 ∫0π{f(x)}2g(x)3f(x)g′(x)−f′(x)g(x)dx를 구하시오.
해설강의 준비중
한양대 서울캠퍼스 2019학년도 수시 자연계열 (오후2) 2번 · mathesis.kr/archive/hanyang_seoul/2019su/jayeon_pm2_2
[문제 2]1. b=e2a로 두면, 선분 AP의 방정식과 선분 PB의 방정식은 각각y=t−at1−a1(x−a)+a1=−at1(x−a)+a1(a≤x≤t),y=−bt1(x−t)+t1(t≤x≤b)이다. 따라서S1=∫at{−at1(x−a)+a1−x1}dx=[−2at1(x−a)2+ax−lnx]at=−2at1(t−a)2+at−lnt−1+lna=21{at−ta+2lnta}.비슷하게S2=21{tb−bt+2lnbt}이 성립하고, 이로부터S1+S2=21{(a1−b1)t+tb−a+2lnba}=21{(b−a)(abt+t1)+2lnba}을 얻는다. 산술평균과 기하평균의 관계에 의해S1+S2≥(b−a)ab1+lnba=ea(e2−1)a+lne2aa=ee2−1−2이 성립하고 등호는 t=ab=ea일 때 성립한다. 따라서 S1+S2의 최솟값은 ee2−1−2이다.
3. {f(x)}2−{g(x)}4=4를 미분하면⇒2f(x)f′(x)−4{g(x)}3g′(x)=0⇒f(x)g′(x)=2{g(x)}3f′(x)⋯⋯⋯①∫0π{f(x)}2g(x)3f(x)g′(x)−f′(x)g(x)dx=∫0π[{f(x)}2g(x)3f(x)g′(x)−{f(x)}2g(x)f′(x)g(x)]dx=∫0π[{f(x)}2g(x)3f(x)g′(x)−{f(x)}2f′(x)]dx=∫0π{f(x)}2g(x)3f(x)g′(x)dx−∫0π{f(x)}2f′(x)dx(1) ∫0π{f(x)}2f′(x)dx=[−f(x)1]0π=−(f(π)1−f(0)1)=−(51−31)=152(2) ①의 관계식에 의해 다음 식을 얻는다.∫0π{f(x)}2g(x)3f(x)g′(x)dx=∫0πf(x){g(x)}3{g(x)}43g′(x)dx=23∫0πf(x)2{g(x)}3{g(x)}4g′(x)dx따라서 적분값을 구하면,23∫0πf(x)2{g(x)}3{g(x)}4g′(x)dx=23∫0πf(x)({f(x)}2−4)f(x)f′(x)dx=23∫0π{f(x)}2−4f′(x)dx=83∫0π(f(x)−2f′(x)−f(x)+2f′(x))dx=83[ln∣f(x)−2∣−ln∣f(x)+2∣]0π=83{ln3−ln7+ln5}=83ln715(1)과 (2)로부터 구하는 적분값은 −152+83ln715이다.