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성균관대 2024학년도 수시 자연계 2교시 3번 · mathesis.kr/archive/skku/2024su/jayeongyo2_3
[문제 3-ⅰ]
+10점 · 등차수열과 미분에 대해 올바르게 이해하고 있고, 정적분의 값을 올바르게 구할 수 있다.
px2+qx+r=f(x)=g′(x)=3x2+2Ax+B로부터 p=3이다.수열 Sn=f(n)이 등차수열 {an}의 첫째항부터 제 n항까지의 합이라고 할 때,Sn−Sn−1=an=f(n)−f(n−1)=6(n−1)+q+3=6n+q−3(n≥2일때)이 성립하므로 공차는 6이다. 또한, a1=S1=f(1)이므로,a1=3+q=f(1)=3+q+r를 얻게 되고, r=0이다. 한편, 함수 y=h(x)의 조건으로부터g′(0)=0=g′(6)=108+6q를 얻게 되어, q=−18이고, h(6)=h(0)+h(6)로부터 C=h(0)=0이다. 따라서, 두 함수 f(x)와 g(x)는f(x)=3x2−18x,g(x)=x3−9x2이다. 이로부터 정적분 값을 구하면∫06g(x)dx=∫06x3−9x2dx=−324와∫02g(x)dx=∫02(x3−9x2)dx=−20이고 g(6)−g(0)=−108이므로,∫08h(x)dx=−324−20−108×2=−560이다.
[문제 3-ⅱ]
+10점 · 이차방정식의 근과 계수의 관계를 올바르게 이해하고 있고, 정적분의 값을 올바르게 구할 수 있다.
두 실수 α,β는 f(x)=px2+qx+r=0의 해이고 r=0이므로, 모두 0이 아니다. 또한 α,β는 삼차방정식g(x)−f(x)=(x3+qx2+px+r)−(px2+qx+r)=x(x2+(q−p)x−(q−p))=0의 해가 되므로, 이차방정식x2+(q−p)x−(q−p)=0의 해가 되어, α+β=αβ=p−q가 성립한다. 한편, α+β=−pq, αβ=pr가 성립하므로,α+β=αβ=p−q=−pq=pr를 얻을 수 있고, 이로부터 r=−q이다. 또한, p−q=−pq로부터 p2=q(p−1)을 얻게 되고, p=1임을 알 수 있다. 양변을 p−1로 나누면 q=p−1p2=p+1+p−11를 얻게 되고, q는 정수이므로 p=2이다. 따라서, (p,q,r)=(2,4,−4)을 얻게 되어f(x)=2x2+4x−4,g(x)=x3+4x2+2x−4이고, α=−1−3, β=−1+3이다. 따라서 구하고자 하는 정적분은∫αβ∣f(x)−g(x)∣dx=∫α0x(x2+2x−2)dx−∫0βx(x2+2x−2)dx=−41(α4+β4)−32(α3+β3)+(α2+β2)이다. α+β=αβ=−2로부터α2+β2=8,α3+β3=−20,α4+β4=56을 얻게 되어, 문제의 정적분의 값은 322임을 알 수 있다.
[문제 3-ⅲ]
+10점 · 도함수를 활용하여 함수의 증가와 감소, 극대와 극소에 대해 올바르게 이해하고 있다.
A+B=0, AB=9C가 성립하므로, 삼차함수 g(x)=x3+Ax2−Ax−9A2이다.이차방정식 g′(x)=3x2+2Ax−A=0이 서로 다른 두 실근을 가져야 하므로, 판별식 D=A2+3A>0이 성립해야 하고, 이로부터 A>0 또는 A<−3이다.이때, 이차방정식 g′(x)=0의 두 근 3−A±A2+3A을 각각 a,b(단, a<b)라고 하면,a+b=−32A,ab=−3A이 성립한다. 한편,g(a)=a3+Aa2−Aa−9A2=g′(a)(3a+9A)−92A(A+3)a=−92A(A+3)a>0이 되어 a<0이다. 동일한 방법으로 g(b)=−92A(A+3)b<0 으로부터 b>0을 얻게 되어, A=−3ab>0을 얻을 수 있다. 마지막으로,246=g(a)−g(b)=(a3−b3)+A(a2−b2)−A(a−b)=(a−b)((a2+ab+b2)+A(a+b)−A)=274A(A+3)A(A+3)을 얻게 되어 A(A+3)=54이다. 따라서, A=6이다.