수리논술, 이게 다다.

이학계열 2-4번

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문제

※ 다음 제시문을 읽고 물음에 대한 풀이 과정과 답을 제시하시오.(답만 기재하면 0점 처리)

가) 점 (x1,y1)\displaystyle (x_1,y_1)과 직선 ax+by+c=0\displaystyle ax+by+c=0 사이의 거리는 ∣ax1+by1+c∣a2+b2\displaystyle \frac{|ax_1+by_1+c|}{\sqrt{a^2+b^2}}이다.

나) 사인함수 y=sin⁡x\displaystyle y=\sin x는 다음과 같은 성질을 갖는다.(1) 정의역이 실수 전체의 집합이고, 치역은 {y∣−1≤y≤1}\displaystyle \{y\mid-1\leq y\leq1\}이다.(2) 주기가 2π\displaystyle 2\pi인 주기함수이다. 즉, sin⁡(x+2nπ)=sin⁡x\displaystyle \sin(x+2n\pi)=\sin x (단, n\displaystyle n은 정수)

다) 닫힌구간 [a,b]\displaystyle [a,b]에서 연속인 함수 f(x)\displaystyle f(x)의 한 부정적분을 F(x)\displaystyle F(x)라 하면∫abf(x)dx=[F(x)]ab=F(b)−F(a)\displaystyle \int_a^b f(x)dx=\Biggl[F(x)\Biggr]_a^b=F(b)-F(a)

라) 미분가능한 함수 f(x)\displaystyle f(x)에 대하여 f′(a)=0\displaystyle f^{\prime}(a)=0일 때, x=a\displaystyle x=a의 좌우에서(1) f′(x)\displaystyle f^{\prime}(x)의 부호가 양에서 음으로 바뀌면 f(x)\displaystyle f(x)는 x=a\displaystyle x=a에서 극대이고, 극댓값 f(a)\displaystyle f(a)를 갖는다.(2) f′(x)\displaystyle f^{\prime}(x)의 부호가 음에서 양으로 바뀌면 f(x)\displaystyle f(x)는 x=a\displaystyle x=a에서 극소이고, 극솟값 f(a)\displaystyle f(a)를 갖는다.

[문제 2-4] 두 함수 f(x)=x2−2x+∣x2−2x∣\displaystyle f(x)=x^2-2x+|x^2-2x|, g(x)=−x+12\displaystyle g(x)=-x+12가 있다. a>2\displaystyle a>2인 실수 a\displaystyle a에 대하여 함수 h(a)=∫−aa{f(x)−g(x)}dx\displaystyle h(a)=\int_{-a}^{a}\{f(x)-g(x)\}dx라 할 때, h(a)\displaystyle h(a)의 증가와 감소를 표로 나타내고, 이를 이용하여 h(a)\displaystyle h(a)의 극값을 구하시오.

해설강의 준비중
+6점 · 주어진 두 함수를 활용하여 함수 h(a)\displaystyle h(a)의 범위를 나누면 (6점)

f(x)\displaystyle f(x)는 x<0\displaystyle x<0 또는 x≥2\displaystyle x\geq2일 때 f(x)=2x2−4x\displaystyle f(x)=2x^2-4x,0≤x<2\displaystyle 0\leq x<2일 때 f(x)=0\displaystyle f(x)=0이다.a>2\displaystyle a>2이므로h(a)=∫−a0{f(x)−g(x)}dx+∫02{f(x)−g(x)}dx+∫2a{f(x)−g(x)}dx\displaystyle h(a)=\int_{-a}^{0}\{f(x)-g(x)\}dx+\int_0^2\{f(x)-g(x)\}dx+\int_2^a\{f(x)-g(x)\}dx

+4점 · 함수 h(a)\displaystyle h(a)가 극값을 가질 a\displaystyle a를 구하면 (4점)

=43(a3−18a+2)\displaystyle =\frac{4}{3}(a^3-18a+2)이다.h(a)=43(a3−18a+2)\displaystyle h(a)=\frac{4}{3}(a^3-18a+2)이므로 h′(a)=4(a2−6)=0\displaystyle h^{\prime}(a)=4(a^2-6)=0인 a=±6\displaystyle a=\pm\sqrt6이다.이 중에 a>2\displaystyle a>2인 a=6\displaystyle a=\sqrt6이므로,

+5점 · 함수의 증가와 감소를 활용하여 함수 h(a)\displaystyle h(a)의 극값을 구하면 (5점)

증가와 감소를 표로 나타내면 다음과 같다.

aa(2)⋯6\sqrt6⋯
h′(a)h^{\prime}(a) −0+
h(a)h(a) ↘극소↗

[3점]

h(a)\displaystyle h(a)는 a=6\displaystyle a=\sqrt6일 때 극솟값 −166+83\displaystyle -16\sqrt6+\frac{8}{3}을 갖고, 극댓값은 갖지 않는다.[2점]

주어진 두 함수를 활용하여 함수 h(a)\displaystyle h(a)의 범위를 나누고, 정적분에 미분을 활용하여 극값을 구할 수 있다.

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