수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

자연계 2교시 1번

문제

🔒
짧은 시간에 너무 많은 문제를 여셔서 열람을 잠시 제한했습니다. 잠시 후 다시 시도하시거나 로그인해 주세요.
해설강의 준비중

주어진 함수 A(x),B(x),C(x),D(x)\displaystyle A(x),B(x),C(x),D(x)의 그래프의 개형은 아래와 같다.

구간 (0, 3.5)에서 네 함수 A(x), B(x), C(x), D(x)의 그래프를 한 좌표평면에 그린 그림.

[문제 1-ⅰ]

+6점 · 두 함수 사이의 대소 관계를 계산할 수 있다.

h(x)=A(x)D(x)\displaystyle h(x)=A(x)-D(x)라 했을 때 h(x)0\displaystyle h(x)\ge0임을 보이면 된다. h(x)=(3x+2)(x2)\displaystyle h^{\prime}(x)=(3x+2)(x-2)이므로 h(x)\displaystyle h(x)는 구간 (0,3.5)\displaystyle (0,3.5)에서 x=2\displaystyle x=2일 때 최소가 된다. h(2)=0\displaystyle h(2)=0이므로 구간 (0,3.5)\displaystyle (0,3.5)에서 h(x)0\displaystyle h(x)\ge0을 얻는다. 즉 D(x)A(x)\displaystyle D(x)\le A(x)이므로, <제시문 2>의 조건에 의해 g(x)D(x)A(x)f(x)\displaystyle g(x)\le D(x)\le A(x)\le f(x)가 되어 g(x)f(x)\displaystyle g(x)\le f(x)가 성립한다.

[문제 1-ⅱ]

+8점 · 함수의 극소를 계산할 수 있다.

모든 x\displaystyle x에 대해 f(x)A(x)\displaystyle f(x)\ge A(x)이므로, 함수 k(x)=f(x)A(x)\displaystyle k(x)=f(x)-A(x)는 모든 x\displaystyle x에 대해 k(x)0\displaystyle k(x)\ge0이다. 한편 k(1)=f(1)A(1)=88=0\displaystyle k(1)=f(1)-A(1)=8-8=0이므로 k(1)\displaystyle k(1)y=k(x)\displaystyle y=k(x)의 최솟값이다. y=k(x)\displaystyle y=k(x)가 열린구간 (0,3.5)\displaystyle (0,3.5)에서 미분가능한 함수이므로 y=k(x)\displaystyle y=k(x)x=1\displaystyle x=1일 때 극솟값을 가진다. 따라서 <제시문 1>에 의해 k(1)=f(1)A(1)=0\displaystyle k^{\prime}(1)=f^{\prime}(1)-A^{\prime}(1)=0이므로 f(1)=1\displaystyle f^{\prime}(1)=-1이다.

[문제 1-ⅲ]

+12점 · 미분계수를 이용해 극한값을 계산할 수 있다.

극한값이 존재하려면limh0(f(a+3h)g(a+5h))=f(a)g(a)=0\displaystyle \lim_{h\to0}(f(a+3h)-g(a+5h))=f(a)-g(a)=0이 되어야 한다. 따라서 f(a)=g(a)\displaystyle f(a)=g(a)이고 [문제 1-ⅰ]의 풀이에 의해 a=2\displaystyle a=2가 된다. 이때, f(2)=A(2)=D(2)=g(2)\displaystyle f(2)=A(2)=D(2)=g(2)이고 항상 f(x)A(x)\displaystyle f(x)\ge A(x)이므로 f(2)=A(2)=2\displaystyle f^{\prime}(2)=A^{\prime}(2)=2이다. 같은 방법으로 g(2)=D(2)=2\displaystyle g^{\prime}(2)=D^{\prime}(2)=2이다. 따라서 다음을 얻는다.f(2)=limh0f(2+h)f(2)h=2,g(2)=limh0g(2+h)g(2)h=2\displaystyle f^{\prime}(2)=\lim_{h\to0}\frac{f(2+h)-f(2)}{h}=2,\qquad g^{\prime}(2)=\lim_{h\to0}\frac{g(2+h)-g(2)}{h}=2그러면 구해야 하는 극한값은 다음과 같이 얻어진다.limh0f(2+3h)g(2+5h)h=limh0(f(2+3h)f(2)hg(2+5h)g(2)h)=limh0(3×f(2+3h)f(2)3h5×g(2+5h)g(2)5h)=3f(2)5g(2)=610=4\displaystyle \begin{aligned} \lim_{h\to0}\frac{f(2+3h)-g(2+5h)}{h} &=\lim_{h\to0}\left(\frac{f(2+3h)-f(2)}{h}-\frac{g(2+5h)-g(2)}{h}\right) \\ &=\lim_{h\to0}\left(3\times\frac{f(2+3h)-f(2)}{3h}-5\times\frac{g(2+5h)-g(2)}{5h}\right) \\ &=3f^{\prime}(2)-5g^{\prime}(2)=6-10=-4 \end{aligned}

[문제 1-ⅳ]

+14점 · 미분계수를 이용해 극한값을 계산할 수 있다.

극한값이 존재하려면limh0(f(b+4h)g(b3h)22)=f(b)g(b)22=0\displaystyle \lim_{h\to0}(f(b+4h)-g(b-3h)-22)=f(b)-g(b)-22=0이 되어야 한다. 따라서 f(b)g(b)=22\displaystyle f(b)-g(b)=22이 된다. 조건에 의해 f(x)g(x)B(x)C(x)\displaystyle f(x)-g(x)\le B(x)-C(x)이다.이제 함수 p(x)=B(x)C(x)\displaystyle p(x)=B(x)-C(x)을 생각하자. p(x)=4(x1)(x2)(x3)\displaystyle p^{\prime}(x)=-4(x-1)(x-2)(x-3)이므로 구간 (0,3.5)\displaystyle (0,3.5)에서 p(x)\displaystyle p(x)의 최댓값은 x=1\displaystyle x=1 또는 x=3\displaystyle x=3에서 얻어진다. 그런데 p(1)=p(3)=22\displaystyle p(1)=p(3)=22이므로 b=1\displaystyle b=1 또는 b=3\displaystyle b=3을 얻는다.여기서 f(b)=B(b)\displaystyle f(b)=B(b)이고 g(b)=C(b)\displaystyle g(b)=C(b)이고 항상 f(x)B(x)\displaystyle f(x)\le B(x)g(x)C(x)\displaystyle g(x)\ge C(x)이 성립하므로 f(b)=B(b)\displaystyle f^{\prime}(b)=B^{\prime}(b)g(b)=C(b)\displaystyle g^{\prime}(b)=C^{\prime}(b)을 얻는다. 그런데 B(1)=B(3)=1\displaystyle B^{\prime}(1)=B^{\prime}(3)=1C(1)=C(3)=1\displaystyle C^{\prime}(1)=C^{\prime}(3)=1이므로 b=1\displaystyle b=1b=3\displaystyle b=3일 때 모두 f(b)=g(b)=1\displaystyle f^{\prime}(b)=g^{\prime}(b)=1이 된다. 따라서 구해야 하는 극한값은 다음과 같이 얻어진다.limh0f(b+4h)g(b3h)22h=limh0f(b+4h)g(b3h)f(b)+g(b)h=limh0(f(b+4h)f(b)hg(b3h)g(b)h)=limh0(4×f(b+4h)f(b)4h(3)×g(b3h)g(b)3h)=4f(b)+3g(b)=7\displaystyle \begin{aligned} \lim_{h\to0}\frac{f(b+4h)-g(b-3h)-22}{h} &=\lim_{h\to0}\frac{f(b+4h)-g(b-3h)-f(b)+g(b)}{h} \\ &=\lim_{h\to0}\left(\frac{f(b+4h)-f(b)}{h}-\frac{g(b-3h)-g(b)}{h}\right) \\ &=\lim_{h\to0}\left(4\times\frac{f(b+4h)-f(b)}{4h}-(-3)\times\frac{g(b-3h)-g(b)}{-3h}\right) \\ &=4f^{\prime}(b)+3g^{\prime}(b)=7 \end{aligned}

첨삭 사례

아직 등록된 첨삭 사례가 없습니다.

질문과 답변 · 0개질문과 답변 · 고정 0개

아직 등록된 질문이 없습니다. 질문 작성은 멤버십 회원만 가능합니다.