■ 다음 제시문을 읽고 물음에 답하시오.
[가] f가 실수 전체의 집합에서 정의된 함수일 때, 실수 a에 대하여 극한값h→0limhf(a+h)−f(a)가 존재하면 함수 f가 x=a에서 미분가능하다고 한다. 이때 이 값을 함수 f의 x=a에서의 미분계수라고 하며, 이것을 기호로 f′(a)와 같이 나타낸다.
[나] x가 변수, n이 음이 아닌 정수이고 c0,c1,⋯,cn을 n+1개의 실수라 할 때, 다음과 같이 표현되는 함수 f가 다항함수이다.f(x)=cnxn+cn−1xn−1+⋯+c1x+c0이때 cm=0이 되는 최대의 m이 이 다항함수 f의 차수이며 m=deg(f)로 표기한다. 각 상수 cj를 이 다항함수 f의 계수라고 한다. 특히 m=deg(f)이면 cm을 최고차항의 계수라고 한다. deg(f)=m≥1인 다항함수 f는 모든 실수 x에 대하여 f′(x)가 존재하며f′(x)=mcmxm−1+(m−1)cm−1xm−2+⋯+c1이다.
[문제 1]
(1) 함수 f와 g는 실수 전체의 집합에서 정의된 함수이며 x=0에서 미분가능하다. g(0)=1이고 모든 실수 x와 y에 대하여f(x+y)=f(x)+f(y)+g(xy)−2가 성립할 때, ①, ②, ③, ④에 대한 답안을 자세히 작성하시오.
① f(0)의 값을 구하시오.
② [가]의 미분가능성 정의를 사용하여 0이 아닌 모든 실수 x에 대하여 f′(x)가 존재함을 보이시오.
③ 함수 f는 다항함수임을 보이시오.
④ 함수 g는 deg(g)=0 또는 deg(g)=1인 다항함수임을 보이시오.
(2) 함수 f는 최고차항의 계수가 양수인 n차 다항함수이고x→∞limx2f(x2)f(x3)+{xf′(x)}3=3이 성립할 때, ⑤, ⑥에 대한 답안을 자세히 작성하시오.
⑤ n=2임을 보이고 다항함수 f의 최고차항의 계수를 구하시오.
⑥ ∫−ππf′(x)sinxdx의 값을 구하시오.