수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

자연계열 I 2번

문제

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해설강의 준비중
+20점 · f(x)={x(2a4)}(xa)(x4)\displaystyle f(x)=\{x-(2a-4)\}(x-a)(x-4)를 구하면

【2-1】 조건 (ㄱ)에서 x=0\displaystyle x=0이고 f(a)0\displaystyle f(a)\ne0이면 {f(a)}2<0\displaystyle \{f(a)\}^2<0이므로 모순이다. 즉 f(a)=0\displaystyle f(a)=0이다.조건 (ㄱ)에서 x=a4\displaystyle x=a-4이면 조건 (ㄴ)에 의하여 f(a+x)f(ax)=f(2a4)f(4)=0\displaystyle f(a+x)f(a-x)=f(2a-4)f(4)=0이므로 대우 명제에 의하여 f(2a4)=f(a+x)=0\displaystyle f(2a-4)=f(a+x)=0이다.따라서 f(x)={x(2a4)}(xa)(x4)\displaystyle f(x)=\{x-(2a-4)\}(x-a)(x-4)이고 2a4<a<4\displaystyle 2a-4<a<4이다.

+14점 · n(a)\displaystyle n(a)를 구하면

n(a)={1(a0)2(0<a2)3(2<a<4)\displaystyle n(a)=\begin{cases}1&(a\le0)\\2&(0<a\le2)\\3&(2<a<4)\end{cases}이므로

+6점 · lima2+n(a)=3, lima2n(a)=2\displaystyle \lim_{a\to2^+}n(a)=3,\ \lim_{a\to2^-}n(a)=2를 구하면

lima2+n(a)=3, lima2n(a)=2\displaystyle \lim_{a\to2^+}n(a)=3,\ \lim_{a\to2^-}n(a)=2이다.

+25점 · 02f(x)dx=12(a53)2+163\displaystyle \int_0^2f(x)\,dx=-12\left(a-\frac53\right)^2+\frac{16}3를 구하면

【2-2】02f(x)dx=02{x(2a4)}(xa)(x4)dx=02{x(2a4)}{x2(a+4)x+4a}dx=02{x3(a+4)x2+4ax(2a4)x2+(2a4)(a+4)x4a(2a4)}dx=483(a+4)+8a83(2a4)+2(2a4)(a+4)8a(2a4)=12a2+40a28=12(a53)2+163\displaystyle \begin{aligned}\int_0^2f(x)\,dx&=\int_0^2\{x-(2a-4)\}(x-a)(x-4)\,dx\\&=\int_0^2\{x-(2a-4)\}\{x^2-(a+4)x+4a\}\,dx\\&=\int_0^2\{x^3-(a+4)x^2+4ax-(2a-4)x^2+(2a-4)(a+4)x-4a(2a-4)\}\,dx\\&=4-\frac83(a+4)+8a-\frac83(2a-4)+2(2a-4)(a+4)-8a(2a-4)\\&=-12a^2+40a-28=-12\left(a-\frac53\right)^2+\frac{16}3\end{aligned}

+5점 · 3a=5\displaystyle 3a=5를 구하면

이므로 a=53\displaystyle a=\frac53일 때 최대이므로 3a=5\displaystyle 3a=5이다.

【2-3】 g(x)=f(x)f(x)={x(2a4)}(xa)(x4){x+(2a4)}(x+a)(x+4)\displaystyle g(x)=|f(x)f(-x)|=|\{x-(2a-4)\}(x-a)(x-4)\{x+(2a-4)\}(x+a)(x+4)|이고2a4<a<4, 4<a<(2a4)\displaystyle 2a-4<a<4,\ -4<-a<-(2a-4)이다.

+12점 · (1) g(x)=f(x)f(x)=x2x4x2x+2x+4\displaystyle g(x)=|f(x)f(-x)|=x^2|x-4||x-2||x+2||x+4|를 구하면 +8점 · (1) b=4,2,2,4\displaystyle b=4,2,-2,-4를 구하면

(1) a=2\displaystyle a=2이면 g(x)=f(x)f(x)=x2x4x2x+2x+4\displaystyle g(x)=|f(x)f(-x)|=x^2|x-4||x-2||x+2||x+4|이므로 g(x)\displaystyle g(x)x=b=4,2,2,4\displaystyle x=b=4,2,-2,-4에서 미분가능하지 않다.

(2) a=0\displaystyle a=0이므로g(x)=x2(x4)2(x+4)2\displaystyle g(x)=x^2(x-4)^2(x+4)^2이다.

+5점 · (2) h(x0)=x0(x04)2k=0\displaystyle h(x_0)=x_0(x_0-4)^2-k=0를 구하면

방정식 g(x)(x+4)2=kx (x4)\displaystyle \frac{g(x)}{(x+4)^2}=kx\ (x\ne-4)x=0\displaystyle x=0을 포함한 서로 다른 실근의 개수가 3이므로 k0\displaystyle k\ne0이고 방정식 x(x4)2=k\displaystyle x(x-4)^2=k0,4\displaystyle 0,-4가 아닌 서로 다른 실근의 개수는 2이다. 여기서 h(x)=x(x4)2\displaystyle h(x)=x(x-4)^2이라 두면, 곡선 y=h(x)\displaystyle y=h(x)와 직선 y=k\displaystyle y=k는 오직 두 점에서 만나고, 이 두 점의 x\displaystyle x좌표는 0,4\displaystyle 0,-4가 아니다.

+5점 · (2) h(x0)=2x0(x04)+(x04)2=0\displaystyle h^{\prime}(x_0)=2x_0(x_0-4)+(x_0-4)^2=0를 구하면 +5점 · (2) x0=43\displaystyle x_0=\frac43를 구하면

h(x)=(x4)(3x4)\displaystyle h^{\prime}(x)=(x-4)(3x-4)이므로 h(x)\displaystyle h(x)x=43\displaystyle x=\frac43에서 극댓값 25627\displaystyle \frac{256}{27}, x=4\displaystyle x=4에서 극솟값 0을 갖는다.

함수 y=x(x−4)²의 그래프와 극댓값을 지나는 수평선
+5점 · (2) 2716k\displaystyle \frac{27}{16}k의 값을 구하면

따라서 k=25627\displaystyle k=\frac{256}{27}이고,2716k=16\displaystyle \frac{27}{16}k=16이다.

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