[논제 Ⅰ](1) 정적분을 활용하여 넓이 A와 B를 다음과 같이 구할 수 있다.A=12a3(a+2b),B=12b3(2a+b)
(2) 넓이 A와 B가 B=2A를 만족하면 다음을 얻는다.b3(2a+b)=2a3(a+2b)이를 다음과 같이 정리할 수 있다.(ab)4+2(ab)3−4(ab)−2=0또는2(ba)4+4(ba)3−2(ba)−1=0함수 g(x)=x4+2x3−4x−2를 생각하자. 그러면 g(1)=−3<0이고 g(2)=22>0이므로 사잇값 정리에 의해 g(c)=0인 c가 열린구간 (1,2)에 적어도 하나 존재한다. 따라서,1<ab<2를 만족하는 a와 b가 존재한다. 다음으로,ab≥2인 a와 b가 존재하는지 생각해 보자. 함수 g(x)=x4+2x3−4x−2의 도함수 g′(x)=4x3+6x2−4를 생각하자. 그러면, g(2)=22>0이고, x≥2에 대해서g′(x)=4x3+6x2−4≥32+24−4=52>0이므로, 함수 g(x)=x4+2x3−4x−2는 x≥2에서 x축과 만나지 않는다. 따라서, 방정식 g(x)=0은 x≥2에서 근을 가지지 않고, ab≥2를 만족하는 a와 b는 존재하지 않는다. 다음으로,ba≥1인 a와 b가 존재하는지 생각해 보자. 함수 h(x)=2x4+4x3−2x−1을 생각하고, 그것의 도함수 h′(x)=8x3+12x2−2를 생각하자. 그러면 h(1)=3>0이고, x≥1에 대해서h′(x)=8x3+12x2−2≥8+12−2=18>0이므로, 함수 h(x)=2x4+4x3−2x−1는 x≥1에서 x축과 만나지 않는다. 따라서 h(x)=0은 x≥1에서 근을 가지지 않고, ba≥1을 만족하는 a와 b는 존재하지 않는다. 결국, 넓이 A와 B가 B=2A를 만족하면 a<b<2a이다.