+1점 · f ( x ) = a m x m + a m − 1 x m − 1 + ⋯ + a 1 x + a 0 ( m ≥ 3 ) \displaystyle f(x)=a_{m}x^{m}+a_{m-1}x^{m-1}+\cdots+a_{1}x+a_{0}\ (m\ge 3) f ( x ) = a m x m + a m − 1 x m − 1 + ⋯ + a 1 x + a 0 ( m ≥ 3 ) 으로 나타내면 [1] f ( x ) = a m x m + a m − 1 x m − 1 + ⋯ + a 1 x + a 0 ( m ≥ 3 ) \displaystyle f(x)=a_{m}x^{m}+a_{m-1}x^{m-1}+\cdots+a_{1}x+a_{0}\ (m\ge 3) f ( x ) = a m x m + a m − 1 x m − 1 + ⋯ + a 1 x + a 0 ( m ≥ 3 ) 으로 놓으면 조건 (나)에 의하여 f ( 3 x ) − f ( x ) = ( 3 m − 1 ) a m x m + ⋯ + ( 3 3 − 1 ) a 3 x 3 + ⋯ + ( 3 1 − 1 ) a 1 x = x 3 \displaystyle f(3x)-f(x)=\left(3^{m}-1\right)a_{m}x^{m}+\cdots+\left(3^{3}-1\right)a_{3}x^{3}+\cdots+\left(3^{1}-1\right)a_{1}x=x^{3} f ( 3 x ) − f ( x ) = ( 3 m − 1 ) a m x m + ⋯ + ( 3 3 − 1 ) a 3 x 3 + ⋯ + ( 3 1 − 1 ) a 1 x = x 3
+3점 · a 3 = 1 26 \displaystyle a_{3}=\frac{1}{26} a 3 = 26 1 , a k = 0 ( 1 ≤ k ≤ m , k ≠ 3 ) \displaystyle a_{k}=0\ (1\le k\le m,\ k\neq 3) a k = 0 ( 1 ≤ k ≤ m , k = 3 ) 을 얻으면 항등식의 성질에 의하여 ( 3 3 − 1 ) a 3 = 1 \displaystyle \left(3^{3}-1\right)a_{3}=1 ( 3 3 − 1 ) a 3 = 1 , ( 3 k − 1 ) a k = 0 ( 1 ≤ k ≤ m , k ≠ 3 ) \displaystyle \left(3^{k}-1\right)a_{k}=0\ (1\le k\le m,\ k\neq 3) ( 3 k − 1 ) a k = 0 ( 1 ≤ k ≤ m , k = 3 ) 이므로 a 3 = 1 26 , a k = 0 ( 1 ≤ k ≤ m , k ≠ 3 ) \displaystyle a_{3}=\frac{1}{26},\quad a_{k}=0\ (1\le k\le m,\ k\neq 3) a 3 = 26 1 , a k = 0 ( 1 ≤ k ≤ m , k = 3 ) 그러므로 f ( x ) = 1 26 x 3 + a 0 \displaystyle f(x)=\frac{1}{26}x^{3}+a_{0} f ( x ) = 26 1 x 3 + a 0
+2점 · f ( x ) = 1 26 x 3 + 1 \displaystyle f(x)=\frac{1}{26}x^{3}+1 f ( x ) = 26 1 x 3 + 1 을 얻으면 조건 (가)로부터 a 0 = f ( 0 ) = 1 \displaystyle a_{0}=f(0)=1 a 0 = f ( 0 ) = 1 이므로 f ( x ) = 1 26 x 3 + 1 \displaystyle f(x)=\frac{1}{26}x^{3}+1 f ( x ) = 26 1 x 3 + 1
+2점 · 귀류법을 이용하여 실근 x \displaystyle x x 가 유리수라고 가정하면 [2] 귀류법으로 방정식 8 x 3 − 6 x + 1 = 0 \displaystyle 8x^{3}-6x+1=0 8 x 3 − 6 x + 1 = 0 의 실근 x \displaystyle x x 가 유리수가 아님을 증명하자. x \displaystyle x x 가 유리수라고 가정하면, x = a b ( b ≠ 0 , a , b \displaystyle x=\frac{a}{b}\ (b\neq 0,\ a,b x = b a ( b = 0 , a , b 는 서로소인 정수) \displaystyle ) ) 로 쓸 수 있다.
+4점 · x = a b ( b ≠ 0 , a , b \displaystyle x=\frac{a}{b}(b\neq 0,\ a,b x = b a ( b = 0 , a , b 는 서로소인 정수)로 놓고 b \displaystyle b b 는 짝수, a \displaystyle a a 는 홀수임을 얻으면 방정식에 대입하여 정리하면 b 3 = 2 ( 3 a b 2 − 4 a 3 ) ⋯ ⋯ ㉠ \displaystyle b^{3}=2\left(3ab^{2}-4a^{3}\right)\ \cdots\cdots\ \text{㉠} b 3 = 2 ( 3 a b 2 − 4 a 3 ) ⋯⋯ ㉠ b \displaystyle b b 는 짝수이므로 정수 k \displaystyle k k 에 대하여 b = 2 k \displaystyle b=2k b = 2 k 이고, a \displaystyle a a 와 b \displaystyle b b 는 서로소이므로 a \displaystyle a a 는 홀수이다.
+4점 · b = 2 k \displaystyle b=2k b = 2 k 로 놓고 a 3 = k 2 ( 3 a − k ) \displaystyle a^{3}=k^{2}(3a-k) a 3 = k 2 ( 3 a − k ) 가 짝수임을 얻으면 b = 2 k \displaystyle b=2k b = 2 k 를 식 ㉠에 대입하면 a 3 = 3 a k 2 − k 3 = k 2 ( 3 a − k ) ⋯ ⋯ ㉡ \displaystyle a^{3}=3ak^{2}-k^{3}=k^{2}(3a-k)\ \cdots\cdots\ \text{㉡} a 3 = 3 a k 2 − k 3 = k 2 ( 3 a − k ) ⋯⋯ ㉡ 식 ㉡에서 k \displaystyle k k 가 홀수이면 3 a − k \displaystyle 3a-k 3 a − k 는 짝수이고 k \displaystyle k k 가 짝수이면 k 2 \displaystyle k^{2} k 2 이 짝수이므로 k 2 ( 3 a − k ) \displaystyle k^{2}(3a-k) k 2 ( 3 a − k ) 는 짝수이다.
+2점 · a \displaystyle a a 가 짝수이고 a \displaystyle a a 는 홀수임에 모순이라고 표현하면 a 3 \displaystyle a^{3} a 3 은 짝수이므로 a \displaystyle a a 도 짝수이며, 이것은 a \displaystyle a a 가 홀수임에 모순이다.따라서 주어진 방정식의 실근은 유리수가 아니다.
+1점 · 1 − x 8 1 + x 2 = 1 − x 2 + x 4 − x 6 \displaystyle \frac{1-x^{8}}{1+x^{2}}=1-x^{2}+x^{4}-x^{6} 1 + x 2 1 − x 8 = 1 − x 2 + x 4 − x 6 을 얻으면 [3] (1) 1 − x 8 = ( 1 + x 2 ) ( 1 − x 2 + x 4 − x 6 ) \displaystyle 1-x^{8}=\left(1+x^{2}\right)\left(1-x^{2}+x^{4}-x^{6}\right) 1 − x 8 = ( 1 + x 2 ) ( 1 − x 2 + x 4 − x 6 ) 이므로
+3점 · ∫ 0 1 ( 1 − x 2 + x 4 − x 6 ) d x = [ x − x 3 3 + x 5 5 − x 7 7 ] 0 1 \displaystyle \int_{0}^{1}\left(1-x^{2}+x^{4}-x^{6}\right)dx=\Biggl[x-\frac{x^{3}}{3}+\frac{x^{5}}{5}-\frac{x^{7}}{7}\Biggr]_{0}^{1} ∫ 0 1 ( 1 − x 2 + x 4 − x 6 ) d x = [ x − 3 x 3 + 5 x 5 − 7 x 7 ] 0 1 을 얻으면 ∫ 0 1 1 − x 8 1 + x 2 d x = ∫ 0 1 ( 1 − x 2 + x 4 − x 6 ) d x = [ x − x 3 3 + x 5 5 − x 7 7 ] 0 1 \displaystyle \int_{0}^{1}\frac{1-x^{8}}{1+x^{2}}dx=\int_{0}^{1}\left(1-x^{2}+x^{4}-x^{6}\right)dx=\Biggl[x-\frac{x^{3}}{3}+\frac{x^{5}}{5}-\frac{x^{7}}{7}\Biggr]_{0}^{1} ∫ 0 1 1 + x 2 1 − x 8 d x = ∫ 0 1 ( 1 − x 2 + x 4 − x 6 ) d x = [ x − 3 x 3 + 5 x 5 − 7 x 7 ] 0 1
+2점 · 정적분 ∫ 0 1 1 − x 8 1 + x 2 d x = 76 105 \displaystyle \int_{0}^{1}\frac{1-x^{8}}{1+x^{2}}dx=\frac{76}{105} ∫ 0 1 1 + x 2 1 − x 8 d x = 105 76 을 얻으면 = 1 − 1 3 + 1 5 − 1 7 = 76 105 \displaystyle =1-\frac{1}{3}+\frac{1}{5}-\frac{1}{7}=\frac{76}{105} = 1 − 3 1 + 5 1 − 7 1 = 105 76
+5점 · 치환적분법으로 ∫ 0 1 1 1 + x 2 d x = ∫ 0 π 4 sec 2 θ sec 2 θ d θ \displaystyle \int_{0}^{1}\frac{1}{1+x^{2}}dx=\int_{0}^{\frac{\pi}{4}}\frac{\sec^{2}\theta}{\sec^{2}\theta}d\theta ∫ 0 1 1 + x 2 1 d x = ∫ 0 4 π sec 2 θ sec 2 θ d θ 를 얻으면 (2) 정적분 ∫ 0 1 1 1 + x 2 d x \displaystyle \int_{0}^{1}\frac{1}{1+x^{2}}dx ∫ 0 1 1 + x 2 1 d x 를 구하기 위하여 x = tan θ ( − π 2 < θ < π 2 ) \displaystyle x=\tan\theta\left(-\frac{\pi}{2}<\theta<\frac{\pi}{2}\right) x = tan θ ( − 2 π < θ < 2 π ) 로 놓으면 d x d θ = sec 2 θ \displaystyle \frac{dx}{d\theta}=\sec^{2}\theta d θ d x = sec 2 θ 이고, x = 0 \displaystyle x=0 x = 0 일 때 θ = 0 \displaystyle \theta=0 θ = 0 , x = 1 \displaystyle x=1 x = 1 일 때 θ = π 4 \displaystyle \theta=\frac{\pi}{4} θ = 4 π 이므로
+1점 · 정적분 ∫ 0 1 1 1 + x 2 d x = π 4 \displaystyle \int_{0}^{1}\frac{1}{1+x^{2}}dx=\frac{\pi}{4} ∫ 0 1 1 + x 2 1 d x = 4 π 를 얻으면 ∫ 0 1 1 1 + x 2 d x = ∫ 0 π 4 sec 2 θ sec 2 θ d θ = π 4 \displaystyle \int_{0}^{1}\frac{1}{1+x^{2}}dx=\int_{0}^{\frac{\pi}{4}}\frac{\sec^{2}\theta}{\sec^{2}\theta}d\theta=\frac{\pi}{4} ∫ 0 1 1 + x 2 1 d x = ∫ 0 4 π sec 2 θ sec 2 θ d θ = 4 π
+2점 · 부등식 ∣ I − ∫ 0 1 1 1 + x 2 d x ∣ ≤ 1 9 \displaystyle \left|I-\int_{0}^{1}\frac{1}{1+x^{2}}dx\right|\le\frac{1}{9} I − ∫ 0 1 1 + x 2 1 d x ≤ 9 1 을 증명하면 따라서 ∣ I − ∫ 0 1 1 1 + x 2 d x ∣ = ∣ 76 105 − π 4 ∣ ≤ 1 9 \displaystyle \left|I-\int_{0}^{1}\frac{1}{1+x^{2}}dx\right|=\left|\frac{76}{105}-\frac{\pi}{4}\right|\le\frac{1}{9} I − ∫ 0 1 1 + x 2 1 d x = 105 76 − 4 π ≤ 9 1
+5점 · x > e \displaystyle x>e x > e 이면 f ( x ) = ln x x \displaystyle f(x)=\frac{\ln x}{x} f ( x ) = x ln x 는 감소함수임을 얻으면 [4] (1) n n + 1 \displaystyle n^{n+1} n n + 1 과 ( n + 1 ) n \displaystyle (n+1)^{n} ( n + 1 ) n 의 자연로그를 n ( n + 1 ) \displaystyle n(n+1) n ( n + 1 ) 로 각각 나누면 ln n n \displaystyle \frac{\ln n}{n} n ln n 과 ln ( n + 1 ) n + 1 \displaystyle \frac{\ln(n+1)}{n+1} n + 1 ln ( n + 1 ) 이다. f ( x ) = ln x x \displaystyle f(x)=\frac{\ln x}{x} f ( x ) = x ln x 를 미분하면 f ′ ( x ) = 1 − ln x x 2 \displaystyle f^{\prime}(x)=\frac{1-\ln x}{x^{2}} f ′ ( x ) = x 2 1 − ln x 이므로 f ′ ( x ) = 0 \displaystyle f^{\prime}(x)=0 f ′ ( x ) = 0 이면 x = e \displaystyle x=e x = e 이다.x > e \displaystyle x>e x > e 이면 f ′ ( x ) < 0 \displaystyle f^{\prime}(x)<0 f ′ ( x ) < 0 이므로 f ( x ) \displaystyle f(x) f ( x ) 는 감소함수이다.
+1점 · n ≥ 3 > e \displaystyle n\ge 3>e n ≥ 3 > e 이면 ln n n > ln ( n + 1 ) n + 1 \displaystyle \frac{\ln n}{n}>\frac{\ln(n+1)}{n+1} n ln n > n + 1 ln ( n + 1 ) 을 얻으면 따라서 n ≥ 3 > e \displaystyle n\ge 3>e n ≥ 3 > e 이면 ln n n > ln ( n + 1 ) n + 1 \displaystyle \frac{\ln n}{n}>\frac{\ln(n+1)}{n+1} n ln n > n + 1 ln ( n + 1 ) 이고,
+2점 · n n + 1 > ( n + 1 ) n \displaystyle n^{n+1}>(n+1)^{n} n n + 1 > ( n + 1 ) n 을 얻으면 n 1 n > ( n + 1 ) 1 n + 1 \displaystyle n^{\frac{1}{n}}>(n+1)^{\frac{1}{n+1}} n n 1 > ( n + 1 ) n + 1 1 이므로 n n + 1 > ( n + 1 ) n \displaystyle n^{n+1}>(n+1)^{n} n n + 1 > ( n + 1 ) n
+3점 · 도형의 넓이를 ∫ 0 e 2 − 1 ∣ g ( x ) ∣ d x = ∫ 0 e 2 − 1 ln ( x + 1 ) ( x + 1 ) 2 d x \displaystyle \int_{0}^{e^{2}-1}\left|g(x)\right|dx=\int_{0}^{e^{2}-1}\frac{\ln(x+1)}{(x+1)^{2}}dx ∫ 0 e 2 − 1 ∣ g ( x ) ∣ d x = ∫ 0 e 2 − 1 ( x + 1 ) 2 ln ( x + 1 ) d x 로 표현하면 (2) g ( x ) = f ( x + 1 ) x + 1 = ln ( x + 1 ) ( x + 1 ) 2 \displaystyle g(x)=\frac{f(x+1)}{x+1}=\frac{\ln(x+1)}{(x+1)^{2}} g ( x ) = x + 1 f ( x + 1 ) = ( x + 1 ) 2 ln ( x + 1 ) 이므로 x ≥ 0 \displaystyle x\ge 0 x ≥ 0 에서 g ( x ) ≥ 0 \displaystyle g(x)\ge 0 g ( x ) ≥ 0 도형의 넓이 S \displaystyle S S 는 S = ∫ 0 e 2 − 1 ∣ g ( x ) ∣ d x = ∫ 0 e 2 − 1 ln ( x + 1 ) ( x + 1 ) 2 d x \displaystyle S=\int_{0}^{e^{2}-1}\left|g(x)\right|dx=\int_{0}^{e^{2}-1}\frac{\ln(x+1)}{(x+1)^{2}}dx S = ∫ 0 e 2 − 1 ∣ g ( x ) ∣ d x = ∫ 0 e 2 − 1 ( x + 1 ) 2 ln ( x + 1 ) d x
+3점 · 치환적분법으로 ∫ 0 e 2 − 1 ln ( x + 1 ) ( x + 1 ) 2 d x = ∫ 0 2 t e − t d t \displaystyle \int_{0}^{e^{2}-1}\frac{\ln(x+1)}{(x+1)^{2}}dx=\int_{0}^{2} te^{-t}dt ∫ 0 e 2 − 1 ( x + 1 ) 2 ln ( x + 1 ) d x = ∫ 0 2 t e − t d t 를 얻으면 t = ln ( x + 1 ) \displaystyle t=\ln(x+1) t = ln ( x + 1 ) 로 놓으면 d t = 1 x + 1 d x \displaystyle dt=\frac{1}{x+1}dx d t = x + 1 1 d x 이고 x = 0 \displaystyle x=0 x = 0 일 때 t = 0 \displaystyle t=0 t = 0 , x = e 2 − 1 \displaystyle x=e^{2}-1 x = e 2 − 1 일 때 t = 2 \displaystyle t=2 t = 2 이므로∫ 0 e 2 − 1 ln ( x + 1 ) ( x + 1 ) 2 d x = ∫ 0 2 t e − t d t \displaystyle \int_{0}^{e^{2}-1}\frac{\ln(x+1)}{(x+1)^{2}}dx=\int_{0}^{2} te^{-t}dt ∫ 0 e 2 − 1 ( x + 1 ) 2 ln ( x + 1 ) d x = ∫ 0 2 t e − t d t
+2점 · 부분적분법으로 ∫ 0 2 t e − t d t = [ − t e − t − e − t ] 0 2 \displaystyle \int_{0}^{2} te^{-t}dt=\Biggl[-te^{-t}-e^{-t}\Biggr]_{0}^{2} ∫ 0 2 t e − t d t = [ − t e − t − e − t ] 0 2 를 얻으면 ∫ 0 2 t e − t d t = [ − t e − t ] 0 2 − ∫ 0 2 ( − e − t ) d t = [ − t e − t − e − t ] 0 2 = 1 − 3 e 2 \displaystyle \int_{0}^{2} te^{-t}dt=\Biggl[-te^{-t}\Biggr]_{0}^{2}-\int_{0}^{2}\left(-e^{-t}\right)dt=\Biggl[-te^{-t}-e^{-t}\Biggr]_{0}^{2}=1-\frac{3}{e^{2}} ∫ 0 2 t e − t d t = [ − t e − t ] 0 2 − ∫ 0 2 ( − e − t ) d t = [ − t e − t − e − t ] 0 2 = 1 − e 2 3
+2점 · 도형의 넓이 1 − 3 e 2 \displaystyle 1-\frac{3}{e^{2}} 1 − e 2 3 을 얻으면 따라서 도형의 넓이 S \displaystyle S S 는 S = 1 − 3 e 2 \displaystyle S=1-\frac{3}{e^{2}} S = 1 − e 2 3