(가)다항함수 y=f(x)와 임의의 정수 m,n,c에 대하여 그래프의 평행이동과 대칭이동을 이용하면 다음의 결과를 얻을 수 있다.∫mnf(x)dx=∫m−cn−cf(x+c)dx,∫mnf(x)dx=∫−n−mf(−x)dx마찬가지로, k=m∑nf(k)도 위와 유사한 성질을 만족한다.
(나)미분의 곱의 법칙을 이용하면 다항함수 f(x), g(x)에 대하여 다음과 같은 공식을 얻을 수 있다.∫abf′(x)g(x)dx=[f(x)g(x)]ab−∫abf(x)g′(x)dx
(다)연속함수 fn(x) (n=0,1,2,⋯)에 대하여n=0∑∞(∫abfn(x)dx)=∫ab(n=0∑∞fn(x))dx가 일반적으로 성립하진 않지만, 어떤 수열 {an}이 존재하여 a≤x≤b인 모든 x에 대하여 ∣fn(x)∣≤an이고 n=0∑∞an이 수렴하면 위의 등식이 성립한다.
(라)다항함수 f(x)가 f(a)=0을 만족하면 f(x)=(x−a)g(x)인 다항함수 g(x)가 존재한다.
논제 1. (필수)
(a) 다항함수 f(x)가 모든 정수 n에 대하여 f(n)+f(2−n)=(n−1)10+2(n−1)2을 만족할 때, 제시문 (가)를 참고하여 극한값 n→∞limn111k=2−n∑nf(k)를 구하시오.
(b) 제시문 (나)의 공식을 반복 이용하여 다음 정적분의 값을 구하시오.∫01xn(1−x)ndx (단, n은 음이 아닌 정수이다.)
(c) 무한급수 n=0∑∞(2n+1)!2n(n!)2을 (b)의 결과와 제시문 (다)를 이용하여 정적분 ∫01p(x)1dx의 꼴로 표시할 수 있음을 논리적으로 설명하고, 다항함수 p(x)를 구하시오. (단, n!=n(n−1)⋯2⋅1이고 0!=1이다.)
(d) 다항함수 f(x)에 대하여 극한값 x→alim(x−a)31(∫a2a+xf(t)dt−∫2a+xxf(t)dt)이 존재하기 위한 f′(a)의 조건을 제시문 (라)를 이용하여 구하고, 그 극한값을 구하시오. (단, 로피탈의 정리를 사용하지 마시오.)