[1] 두 함수 f(x)=3x4−4x3−6x2−24x,g(x)=−x2−2x+k가 임의의 두 실수 x1,x2에 대하여 f(x1)≥g(x2)를 만족시킬 때, 상수 k의 최댓값을 구하시오. [10점]
[2] 다음 그림과 같이 반지름의 길이가 1인 원 모양의 종이에서 중심각의 크기가 θ인 부채꼴을 잘라내고 남은 부분으로 (밑면이 없는) 원뿔을 만들려고 한다. 다음 물음에 답하시오.
(1)이 원뿔의 부피가 최대가 되기 위한 θ의 값을 구하시오. [10점]
(2)(1)에서 만든 원뿔에 대하여 원 C의 지름 AA′의 점 A 에서 출발하여 원뿔의 옆면을 따라 점 A′에 이르는 최단 거리를 l이라고 할 때, l2의 값을 구하시오. [10점]
[3] 함수 f(x)=tan(x−2π)에 대하여 점 P1(32π,0)을 지나고 y축과 평행한 직선이 곡선 y=f(x)와 만나는 점을 Q1, 곡선 y=f(x)위의 점 Q1에서의 접선이 x축과 만나는 점을 P2라고 하자. 점 P2를 지나고 y축과 평행한 직선이 곡선 y=f(x)와 만나는 점을 Q2, 곡선 y=f(x)위의 점 Q2에서의 접선이 x축과 만나는 점을 P3라고 하자. 이와 같은 과정을 한없이 반복할 때, 점 Pn의 x좌표를 an이라고 하자. 다음 물음에 답하시오. (단, n은 자연수)
(1)n→∞liman=α일 때, α의 값을 구하시오. (단, 4π<α<43π) [10점]
(2)(1)에서 구한 α에 대하여 n→∞lim(an−αan+1−α)의 값을 구하시오. (단, an−α=0) [10점]
해설강의 준비중
광운대 2025학년도 수시 2교시 자연계열 2번 · mathesis.kr/archive/kw/2025su_2/jayeon_2
+3점 · f(x)가 x=2에서 최솟값을 가지며 그 값은 −56임을 보이면
[1]
함수 f(x)의 최솟값이 함수 g(x)의 최댓값보다 크거나 같아야 한다.
f′(x)=12(x3−x2−x−2)=12(x−2)(x2+x+1)
x2+x+1=(x+21)2+43>0이므로 f(x)는 x=2일 때 극소이면서 최소이고
최솟값은 f(2)=−56
+3점 · g(x)가 x=−1에서 최댓값을 가지며 그 값이 k+1임을 보이면
g(x)=−(x+1)2+k+1이므로 g(x)는 x=−1일 때 최댓값 k+1을 가진다.
+4점 · 상수 k의 최댓값이 −57임을 보이면
그러므로 −56≥k+1이고 −57≥k
따라서 상수 k의 최댓값은 −57
+3점 · 원뿔의 부피를 θ에 대한 함수나 원뿔의 높이에 대한 함수로 표현하면
[2] (1)
원뿔을 만들었을 때 원 C의 반지름의 길이를 x, 원뿔의 높이를 h라고 하면 이 원뿔의 부피 V(h)=31πx2h
피타고라스 정리로부터 x2=1−h2이므로 V(h)=31π(h−h3)(0<h<1)에서
+3점 · 부피의 도함수를 이용하여 극댓점을 찾으면
V′(h)=3π(1−3h2)=−π(h+33)(h−33)
V′(h)=0에서 h=33일 때 V는 극대이고 또한 최대이다.
+4점 · θ=2π(1−36)를 찾으면
x2=1−h2(x>0)에서 x=36 또한 호의길이 공식으로부터 2πx=2π−θ
따라서 θ=2π(1−36)
+5점 · 전개도에서 점 A와 점 A′의 관계를 올바로 표시하고 사잇각 36π을 찾으면
(2) 전개도에서 점 A와 점 A′이 원뿔의 지름이 되려면 다음 그림에서
β=β1+β2이므로 β=22π−θ=36π
+5점 · 코사인법칙을 사용하여 l2=2(1−cos36π)을 찾으면
코사인법칙에 의하여 l2=AA′2=12+12−2cos36π=2(1−cos36π)
+3점 · Qn에서의 접선의 방정식을 찾고 x축과의 교점을 찾으면
[3] (1)
y=tan(x−2π)이므로 y′=sec2(x−2π)
점 Pn의 x좌표를 an으로 놓으면 두 점 Pn,Qn의 좌표는 각각 (an,0),(an,tan(an−2π))이다.
이때 점 Qn에서의 접선의 기울기는 y′=sec2(an−2π)이므로 점 Qn에서의 접선의 방정식은
y−tan(an−2π)=sec2(an−2π)(x−an)
이 접선과 x축과의 교점은 (−tan(an−2π)cos2(an−2π)+an,0)이고 이 점이 Pn+1(an+1,0)이므로