한양대 서울캠퍼스 2027학년도 모의 자연계열 1-3번 · 해설강의 무료 공개 · mathesis.kr/archive/hanyang_seoul/2027mo/jayeon_1_3
+20점 · R(a)와 S(a)를 a로 표현하였는가?
지수함수 y=ax와 로그함수 y=logax는 그 그래프가 직선 y=x에 대하여 대칭이다. 따라서 두 점 A,B는 직선 y=x 위의 점이며 R(a)는 곡선 y=ax와 직선 y=x로 둘러싸인 도형의 넓이의 2배이다. 따라서R(a)=2∫f(a)g(a)(x−ax)dx=2[21x2−lnaax]f(a)g(a)=g(a)2−f(a)2−lna2(ag(a)−af(a))=g(a)2−f(a)2−lna2(g(a)−f(a))=(g(a)−f(a))(g(a)+f(a)−lna2)
선분 AB의 길이는 2(g(a)−f(a))이므로 S(a)=2(g(a)−f(a))2이다. 그러므로S(a)R(a)=2(g(a)−f(a))g(a)+f(a)−lna2=2(1−g(a)f(a))1+g(a)f(a)−g(a)lna2⋯⋯①
+20점 · 극한값 a→1+limS(a)R(a) 를 구하였는가?
한편, 1<a<ee1이므로 lna<e1이고, ae<e<lna1=logae이다. 또한, x>0에 대하여, ax<logax와 f(a)<x<g(a)가 동치이다. 그러므로 f(a)<e<g(a)이다. ag(a)=g(a)>e이므로 g(a)>logae=lna1이다. 0<g(a)f(a)<elna이므로 a→1+limg(a)f(a)=0이다. 또한, ag(a)=g(a)>lna1이므로 g(a)>loga(lna1)=lnaln(lna1)이다. 따라서 0<g(a)lna1<ln(lna1)1이므로 a→1+limg(a)lna1=0이다. ①에 의해a→1+limS(a)R(a)=a→1+lim2(1−g(a)f(a))1+g(a)f(a)−g(a)lna2=21이다.