수리논술, 이게 다다.

자연계열 3번

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문제

제시문 2

(가) 함수 f(x)\displaystyle f(x)가 닫힌구간 [a,b]\displaystyle [a,b]에서 연속일 때, 곡선 y=f(x)\displaystyle y=f(x)와 x\displaystyle x축 및 두 직선 x=a,x=b\displaystyle x=a,x=b로 둘러싸인 도형의 넓이 S\displaystyle S는 다음과 같다.S=∫ab∣f(x)∣dx\displaystyle S=\int_a^b|f(x)|dx

(나) 함수 f(x)\displaystyle f(x)가 닫힌구간 [a,b]\displaystyle [a,b]에서 연속이면 이 구간에서 반드시 최댓값과 최솟값을 갖는다. 이때 구간에서 극값과 f(a),f(b)\displaystyle f(a),f(b)중에서 가장 큰 값이 f(x)\displaystyle f(x)의 최댓값이고, 가장 작은 값이 f(x)\displaystyle f(x)의 최솟값이다.

(다) [그림 3]은 원점을 지나는 곡선 y=f(x)\displaystyle y=f(x)를 나타낸 것이다. 함수 f(x)\displaystyle f(x)는 미분가능한 함수이고 f(−2)=20\displaystyle f(-2)=20과 f′(−2)=−2\displaystyle f^{\prime}(-2)=-2를 만족한다. x=t\displaystyle x=t일 때 곡선 y=f(x)\displaystyle y=f(x)와 만나고 원점을 지나는 직선을 l\displaystyle l이라 하자. (단, t<0\displaystyle t<0)

(라) [그림 4]는 0≤x≤π3\displaystyle 0\le x\le\frac\pi3에서 정의된 두 g(x)=12tan⁡x, h(x)=sin⁡x, 0≤x≤π3\displaystyle g(x)=\frac12\tan x,\ h(x)=\sin x,\ 0\le x\le\frac\pi3의 그래프를 그린 것이다.Correction. ‘두’ 뒤에 ‘함수’가 빠졌다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.

그림 3: 곡선과 직선 사이의 넓이, 그림 4: 두 삼각함수 사이의 길이

[문제 3] (서술형) (다)에서 닫힌구간 [t,0]\displaystyle [t,0]에서 위에서 곡선 y=f(x)\displaystyle y=f(x)와 직선 l\displaystyle l로 둘러싸인 색칠한 도형의 넓이를 S(t)\displaystyle S(t)라 하자. S′(−2)\displaystyle S^{\prime}(-2)를 구하고 풀이 과정을 쓰시오. [20점]Correction. ‘위에서’는 불필요하게 들어갔다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.

해설강의 준비중

[문제 3] 정답: −8\displaystyle -8

직선 l\displaystyle l을 y=mx\displaystyle y=mx라 하면, S(t)=∫t0(f(x)−mx)dx\displaystyle S(t)=\int_t^0(f(x)-mx)dx이다.따라서, S(t)=∫0t(mx−f(x))dx=12mt2−∫0tf(x)dx\displaystyle S(t)=\int_0^t(mx-f(x))dx=\frac12mt^2-\int_0^tf(x)dx이다.직선 l\displaystyle l이 원점과 점 (t,f(t))\displaystyle (t,f(t))를 지나므로 m=f(t)t\displaystyle m=\frac{f(t)}t이고, S(t)=12tf(t)−∫0tf(x)dx\displaystyle S(t)=\frac12tf(t)-\int_0^tf(x)dx이다.t\displaystyle t에 대해 미분하면, S′(t)=12f(t)+12tf′(t)−f(t)=12(tf′(t)−f(t))\displaystyle S^{\prime}(t)=\frac12f(t)+\frac12tf^{\prime}(t)-f(t)=\frac12(tf^{\prime}(t)-f(t))이다.따라서 S′(−2)=12×((−2)×(−2)−20)=−8\displaystyle S^{\prime}(-2)=\frac12\times((-2)\times(-2)-20)=-8이다.

하위 문항채점 기준배점
[문제 3]A+: 정답과 풀이가 맞음 A: 풀이가 모두 맞았으나 사소한 계산 실수가 있음 B+: 도형의 넓이를 정적분으로 나타내고 미분하여 S′(t)=12(tf′(t)−f(t))\displaystyle S^{\prime}(t)=\frac12(tf^{\prime}(t)-f(t))을 구함 B: 도형의 넓이를 S(t)=12tf(t)−∫0tf(x)dx\displaystyle S(t)=\frac12tf(t)-\int_0^tf(x)dx로 구하고 미분하였으나 미분이 틀림 C: 직선 l\displaystyle l의 방정식을 구하고 도형의 넓이를 S(t)=12tf(t)−∫0tf(x)dx\displaystyle S(t)=\frac12tf(t)-\int_0^tf(x)dx로 나타냄 D: 도형의 넓이를 정적분을 이용하여 나타냄 E: 풀이와 관계있는 의미있는 시도를 함 F: 답안이 공란이거나 문제와 관련 없는 내용을 적음20

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