수리논술, 이게 다다.

이학계열 2-3번

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문제

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

가) 함수 f(x)\displaystyle f(x)가 닫힌구간 [a,b]\displaystyle [a,b]에서 연속이고 열린구간 (a,b)\displaystyle (a,b)에서 미분가능할 때, (a,b)\displaystyle (a,b)의 모든 x\displaystyle x에 대하여(1) f′(x)>0\displaystyle f^{\prime}(x)>0이면 f(x)\displaystyle f(x)는 [a,b]\displaystyle [a,b]에서 증가한다.(2) f′(x)<0\displaystyle f^{\prime}(x)<0이면 f(x)\displaystyle f(x)는 [a,b]\displaystyle [a,b]에서 감소한다.

나) 닫힌구간 [a,b]\displaystyle [a,b]에서 연속인 함수 f(x)\displaystyle f(x)에 대하여 f(x)\displaystyle f(x)의 부정적분 중의 하나를 F(x)\displaystyle F(x)라고 하면 f(x)\displaystyle f(x)의 a\displaystyle a부터 b\displaystyle b까지의 정적분은∫abf(x) dx=[F(x)]ab=F(b)−F(a)\displaystyle \int_a^bf(x)\,dx=\Biggl[F(x)\Biggr]_a^b=F(b)-F(a)

다) 함수의 극한의 성질lim⁡x→af(x)=L\displaystyle \lim_{x\to a}f(x)=L, lim⁡x→ag(x)=M\displaystyle \lim_{x\to a}g(x)=M (L\displaystyle L, M\displaystyle M은 실수)일 때,(1) lim⁡x→acf(x)=cL\displaystyle \lim_{x\to a}cf(x)=cL (c\displaystyle c는 상수)(2) lim⁡x→a{f(x)+g(x)}=L+M\displaystyle \lim_{x\to a}\{f(x)+g(x)\}=L+M(3) lim⁡x→a{f(x)−g(x)}=L−M\displaystyle \lim_{x\to a}\{f(x)-g(x)\}=L-M(4) lim⁡x→af(x)g(x)=LM\displaystyle \lim_{x\to a}f(x)g(x)=LM(5) lim⁡x→af(x)g(x)=LM\displaystyle \lim_{x\to a}\frac{f(x)}{g(x)}=\frac{L}{M} (M≠0\displaystyle M\ne0)※ 함수의 극한의 성질은 x→a−\displaystyle x\to a-, x→a+\displaystyle x\to a+, x→∞\displaystyle x\to\infty, x→−∞\displaystyle x\to-\infty일 때도 성립한다.

[문제 2-3] 다항함수 f(x)\displaystyle f(x)에 대하여 f(x)=−4x3+{32x∫01tf′(t) dt}2−2x+∫02f(t) dt\displaystyle f(x)=-4x^3+\left\{\frac32x\int_0^1tf^{\prime}(t)\,dt\right\}^2-2x+\int_0^2f(t)\,dt가 성립할 때, 함수 f(x)\displaystyle f(x)를 모두 구하시오.

해설강의 준비중
+3점

풀이) a=(32∫01tf′(t) dt)2\displaystyle a=\left(\frac32\int_0^1tf^{\prime}(t)\,dt\right)^2이고 b=∫02f(t) dt\displaystyle b=\int_0^2f(t)\,dt라 하면 f(x)=−4x3+ax2−2x+b\displaystyle f(x)=-4x^3+ax^2-2x+b이다.

+4점 · a\displaystyle a의 값

f′(x)=−12x2+2ax−2\displaystyle f^{\prime}(x)=-12x^2+2ax-2이다.a=(32∫01tf′(t) dt)2=(32∫01(−12t3+2at2−2t) dt)2=(32[−3t4+2a3t3−t2]01)2=(a−6)2\displaystyle \begin{aligned}a&=\left(\frac32\int_0^1tf^{\prime}(t)\,dt\right)^2=\left(\frac32\int_0^1(-12t^3+2at^2-2t)\,dt\right)^2\\&=\left(\frac32\Biggl[-3t^4+\frac{2a}{3}t^3-t^2\Biggr]_0^1\right)^2=(a-6)^2\end{aligned}이 식을 정리하면 a2−13a+36=0\displaystyle a^2-13a+36=0이므로 a=4\displaystyle a=4 또는 a=9\displaystyle a=9.

+3점 · b\displaystyle b의 값

이때, b=∫02f(t) dt=∫02(−4t3+at2−2t+b) dt=−20+83a+2b\displaystyle b=\int_0^2f(t)\,dt=\int_0^2(-4t^3+at^2-2t+b)\,dt=-20+\frac83a+2b이므로, b=20−83a\displaystyle b=20-\frac83a.

+2점 · 다항함수

따라서 a=4\displaystyle a=4일 때, b=283\displaystyle b=\frac{28}{3} 또는 a=9\displaystyle a=9일 때 b=−4\displaystyle b=-4이다.그러므로 f(x)=−4x3+4x2−2x+283\displaystyle f(x)=-4x^3+4x^2-2x+\frac{28}{3} 또는 f(x)=−4x3+9x2−2x−4\displaystyle f(x)=-4x^3+9x^2-2x-4이다.

하위문항채점기준배점
2-3항등식의 성질과 미분, 정적분을 이용하여 다항함수를 구할 수 있다. - 항등식의 성질을 이용하여 다항함수로 표현하면 (3점) - 항등식의 성질에 대한 이해를 바탕으로 다항함수의 미분과 정적분을 이용하여 다항함수를 구하면 (9점)12

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