물체가 원점에서 출발하여 y축을 따라 등속 운동을 한다. 이동하는 물체를 카메라가 곡선 y=f(x)를 따라가며 촬영한다. 이때 카메라의 방향은 곡선 y=f(x)의 접선 방향과 일치한다. 물체가 출발할 때 카메라는 점 (5,0)에 위치하며, 카메라와 물체의 거리는 항상 5m를 유지한다.
[2.1] f′(x)를 x에 관한 식으로 나타내시오.
[2.2] 카메라의 경로 f(x)를 구하시오.
[2.3] 물체가 (0,5ln3)까지 움직였을 때, 카메라가 이동한 거리를 구하시오.
해설강의 준비중
서울과학기술대 2019학년도 모의논술 오프라인 자연계열 2번 · mathesis.kr/archive/seoultech/2019mo_offline/jayeon_2
[2.1] 아래 그림에서 높이 h=52−x2이므로 f′(x)=−xh=−x25−x2이다.
[2.2] f(x)=∫f′(x)dx=−∫x25−x2dx이다. 여기서, u=25−x2이라하면f(x)=∫25−u2u2du=∫{−1+25(5−u1+5+u1)}du=−u+25ln5−u5+u+C=−25−x2+25ln5−25−x25+25−x2+C이다. 그런데 f(5)=0이므로 C=0이고,f(x)=−25−x2+25ln5−25−x25+25−x2=−25−x2+5lnx5+25−x2이다.
[2.3] 물체가 (0,5ln3)에 위치할 때 카메라의 위치를 (x,f(x))라 하면, h=5ln3−f(x)이므로25−x2=5ln3−{−25−x2+5lnx5+25−x2}즉,5ln3=5lnx5+25−x2이다. 이 방정식을 풀면3=x5+25−x2⇒3x−5=25−x2⇒10x2−30x=10x(x−3)=0인데 x=0이므로 x=3이다. 따라서 x=3에서 x=5까지 곡선 f(x)의 길이를 구하면 된다.L=∫351+x225−x2dx=∫35x5dx=5ln35