+5점 · 점 ( t , 0 ) \displaystyle ( t , 0 ) ( t , 0 ) 과 곡선위의 점 ( x , y ) \displaystyle ( x , y ) ( x , y ) 사이의 거리를 구할 수 있다. [2-1] 포물선 y 2 = 4 p x \displaystyle y^2=4px y 2 = 4 p x 위의 한 점을 A( x , y ) \displaystyle (x,y) ( x , y ) 라 하고, x \displaystyle x x 축 위의 한 점을 B( t , 0 ) \displaystyle (t,0) ( t , 0 ) 이라 하면 A B ‾ = { x − ( t − 2 p ) } 2 + 4 p ( t − p ) \displaystyle \overline{\mathrm{AB}}=\sqrt{\{x-(t-2p)\}^2+4p(t-p)} AB = { x − ( t − 2 p ) } 2 + 4 p ( t − p ) 이다.
+10점 · 구간을 분류하여 구간에 따른 최솟값을 구하고 함수로 나타낼 수 있다.
t ≥ 2 p \displaystyle t \ge 2 p t ≥ 2 p 일 때, f ( t ) = 2 p ( t − p ) \displaystyle f ( t ) = 2 \sqrt{p ( t - p )} f ( t ) = 2 p ( t − p ) , t < 2 p \displaystyle t < 2 p t < 2 p 일 때, f ( t ) = ∣ t ∣ \displaystyle f ( t ) = \left| t \right| f ( t ) = ∣ t ∣ 를 구할 수 있다. t − 2 p ≥ 0 \displaystyle t-2p\ge0 t − 2 p ≥ 0 인 경우, f ( t ) = 2 p ( t − p ) \displaystyle f(t)=2\sqrt{p(t-p)} f ( t ) = 2 p ( t − p ) 이다.t − 2 p < 0 \displaystyle t - 2 p < 0 t − 2 p < 0 인 경우, f ( t ) = t 2 = ∣ t ∣ \displaystyle f ( t ) = \sqrt{t^{2}} = | t | f ( t ) = t 2 = ∣ t ∣ 이다.그러므로 함수 f ( t ) \displaystyle f(t) f ( t ) 는 f ( t ) = { 2 p ( t − p ) ( t ≥ 2 p ) t ( 0 ≤ t < 2 p ) − t ( t < 0 ) \displaystyle f(t)=\begin{cases}2\sqrt{p(t-p)}&(t\ge2p)\\t&(0\le t<2p)\\-t&(t<0)\end{cases} f ( t ) = ⎩ ⎨ ⎧ 2 p ( t − p ) t − t ( t ≥ 2 p ) ( 0 ≤ t < 2 p ) ( t < 0 ) 이다.
+10점 · 제시문 (가), (나)를 이용하여 t = 0 \displaystyle t = 0 t = 0 , t = 2 p \displaystyle t = 2 p t = 2 p 과 이 두 점 이외의 모든 실수에서 함수 f ( t ) \displaystyle f ( t ) f ( t ) 의 미분가능성을 설명할 수 있다. 함수 f ( t ) \displaystyle f ( t ) f ( t ) 는 정의된 각 구간에서 미분가능하므로 t = 0 \displaystyle t = 0 t = 0 과 t = 2 p \displaystyle t = 2 p t = 2 p 에서 미분가능성을 확인하면 된다. 제시문 (가), (나)에 의하여 ( i ) lim t → 0 − f ( t ) − f ( 0 ) t − 0 = lim t → 0 − − t − 0 t − 0 = − 1 , lim t → 0 + f ( t ) − f ( 0 ) t − 0 = lim t → 0 + t − 0 t − 0 = 1 \displaystyle \lim_{t \to 0 -} \frac{{f ( t ) - f ( 0 )}}{t - 0} = \lim_{t \to 0 -} \frac{{- t - 0}}{t - 0} = - 1 , \lim_{t \to 0 +} \frac{{f ( t ) - f ( 0 )}}{t - 0} = \lim_{t \to 0 +} \frac{{t - 0}}{t - 0} = 1 t → 0 − lim t − 0 f ( t ) − f ( 0 ) = t → 0 − lim t − 0 − t − 0 = − 1 , t → 0 + lim t − 0 f ( t ) − f ( 0 ) = t → 0 + lim t − 0 t − 0 = 1 따라서 t = 0 \displaystyle t = 0 t = 0 에서 미분가능하지 않다. (ii) lim t → 2 p − f ( t ) − f ( 2 p ) t − 2 p = lim t → 2 p − t − 2 p t − 2 p = 1 \displaystyle \lim_{t\to2p-}\frac{f(t)-f(2p)}{t-2p}=\lim_{t\to2p-}\frac{t-2p}{t-2p}=1 t → 2 p − lim t − 2 p f ( t ) − f ( 2 p ) = t → 2 p − lim t − 2 p t − 2 p = 1 lim t → 2 p + f ( t ) − f ( 2 p ) t − 2 p = lim t → 2 p + 2 p ( t − p ) − 2 p t − 2 p = lim t → 2 p + 2 p p ( t − p ) + p = 1 \displaystyle \lim_{t\to2p+}\frac{f(t)-f(2p)}{t-2p}=\lim_{t\to2p+}\frac{2\sqrt{p(t-p)}-2p}{t-2p}=\lim_{t\to2p+}\frac{2p}{\sqrt{p(t-p)}+p}=1 t → 2 p + lim t − 2 p f ( t ) − f ( 2 p ) = t → 2 p + lim t − 2 p 2 p ( t − p ) − 2 p = t → 2 p + lim p ( t − p ) + p 2 p = 1 따라서 t = 2 p \displaystyle t = 2 p t = 2 p 에서 미분가능하다. 그러므로 함수 f ( t ) \displaystyle f ( t ) f ( t ) 는 t = 0 \displaystyle t = 0 t = 0 을 제외한 모든 실수에서 미분가능하다.
+4점 · 함수 G ( p ) \displaystyle G ( p ) G ( p ) 를 이용하여 G ( 1 ) \displaystyle G ( 1 ) G ( 1 ) 의 식을 구할 수 있다. [2-2] G ( p ) = ∫ 0 5 p t f ( t ) d t = ∫ 0 2 p t f ( t ) d t + ∫ 2 p 5 p t f ( t ) d t = ∫ 0 2 p t 2 d t + ∫ 2 p 5 p t × 2 p ( t − p ) d t \displaystyle G ( p ) = \int_{0}^{5 p} t f ( t ) d t = \int_{0}^{2 p} t f ( t ) d t + \int_{2 p}^{5 p} t f ( t ) d t = \int_{0}^{2 p} t^{2} d t + \int_{2 p}^{5 p} t \times 2 \sqrt{p ( t - p )} d t G ( p ) = ∫ 0 5 p t f ( t ) d t = ∫ 0 2 p t f ( t ) d t + ∫ 2 p 5 p t f ( t ) d t = ∫ 0 2 p t 2 d t + ∫ 2 p 5 p t × 2 p ( t − p ) d t 따라서 G ( 1 ) = ∫ 0 2 t 2 d t + ∫ 2 5 t × 2 t − 1 d t \displaystyle G ( 1 ) = \int_{0}^{2} t^{2} d t + \int_{2}^{5} t \times 2 \sqrt{t - 1} d t G ( 1 ) = ∫ 0 2 t 2 d t + ∫ 2 5 t × 2 t − 1 d t
+6점 · 정적분 ∫ 0 2 t 2 d t \displaystyle \int^{2}_{0} t^{2} d t ∫ 0 2 t 2 d t , ∫ 2 5 ( t × 2 t − 1 ) d t \displaystyle \int^{5}_{2} ( t \times 2 \sqrt{t - 1} ) d t ∫ 2 5 ( t × 2 t − 1 ) d t 과 G ( 1 ) \displaystyle G ( 1 ) G ( 1 ) 의 값을 계산할 수 있다. (i ) ∫ 0 2 t 2 d t = [ 1 3 t 3 ] 0 2 = 8 3 \displaystyle \int_{0}^{2} t^{2} d t = \Biggl[ \frac{{1}}{3} t^{3} \Biggr]_{0}^{2} = \frac{{8}}{3} ∫ 0 2 t 2 d t = [ 3 1 t 3 ] 0 2 = 3 8 (ii) t − 1 = s \displaystyle t - 1 = s t − 1 = s 라 두면 ∫ 2 5 t × 2 t − 1 d t = 2 ∫ 1 4 ( s + 1 ) s d s = 2 ∫ 1 4 ( s s + s ) d s = 2 [ 2 5 s 5 2 + 2 3 s 3 2 ] 1 4 = 2 { 2 5 ( 2 5 − 1 ) + 2 3 ( 2 3 − 1 ) } = 2 ( 62 5 + 14 3 ) = 124 5 + 28 3 \displaystyle \begin{aligned}\int_{2}^{5} t \times 2 \sqrt{t - 1} d t & = 2 \int_{1}^{4} ( s + 1 ) \sqrt{s} d s = 2 \int_{1}^{4} ( s \sqrt{s} + \sqrt{s} ) d s = 2 \Biggl[ \frac{{2}}{5} s^{\frac{{5}}{2}} + \frac{{2}}{3} s^{\frac{{3}}{2}} \Biggr]_{1}^{4} \\ & = 2 \left\{ \frac{{2}}{5} \left( 2^{5} - 1 \right) + \frac{{2}}{3} \left( 2^{3} - 1 \right) \right\} = 2 \left( \frac{{62}}{5} + \frac{{14}}{3} \right) = \frac{{124}}{5} + \frac{{28}}{3}\end{aligned} ∫ 2 5 t × 2 t − 1 d t = 2 ∫ 1 4 ( s + 1 ) s d s = 2 ∫ 1 4 ( s s + s ) d s = 2 [ 5 2 s 2 5 + 3 2 s 2 3 ] 1 4 = 2 { 5 2 ( 2 5 − 1 ) + 3 2 ( 2 3 − 1 ) } = 2 ( 5 62 + 3 14 ) = 5 124 + 3 28 그러므로 G ( 1 ) = 8 3 + 28 3 + 124 5 = 184 5 \displaystyle G ( 1 ) = \frac{{8}}{3} + \frac{{28}}{3} + \frac{{124}}{5} = \frac{{184}}{5} G ( 1 ) = 3 8 + 3 28 + 5 124 = 5 184 이다.