서강대 2023학년도 수시 자연계열 (2차) 2번 · mathesis.kr/archive/sogang/2023su/jayeon2_2
문제
[가] 함수 의 에서의 극한값이 이면 에서의 우극한과 좌극한이 모두 존재하고 그 값은 모두 과 같다. 또 그 역도 성립하므로 다음이 성립한다.
[나] 함수 가 어떤 구간에서 미분가능하고 이 구간의 모든 에서(1) 이면 는 이 구간에서 증가한다.(2) 이면 는 이 구간에서 감소한다.
[다] 함수 의 그래프의 개형은 다음과 같은 사항을 조사하여 그릴 수 있다.(1) 함수의 정의역과 치역 (2) 곡선의 대칭성과 주기 (3) 좌표축과의 교점(4) 함수의 증가와 감소, 극대와 극소 (5) 곡선의 볼록과 변곡점 (6) , , 점근선
[라] 닫힌구간 에서 연속인 두 함수 , 의 그래프와 두 직선 , 로 둘러싸인 도형의 넓이 는
【2-1】 실수 에 대하여 두 점 , 사이의 거리를 라 하자. 극한 의 수렴, 발산 여부를 조사하고, 수렴하면 그 극한값을 구하시오. (단, 무리수 )
두 실수 , 는 와 를 만족하고, 곡선 위의 점 에서의 접선의 방정식을 라 하자. 문항 【2-2】~【2-4】에 답하시오.
【2-2】 일 때 부등식 이 성립함을 보이시오. 이 부등식과 제시문 [다]를 이용하여 두 함수 , 의 그래프의 개형을 한 평면에 그리시오.
【2-3】 에 대하여 두 함수 , 의 그래프와 두 직선 , 로 둘러싸인 도형의 넓이가 최소가 되는 의 값을 구하시오. (단, 여기서 는 부등식 을 만족하는 고정된 실수)
【2-4】 일 때 두 함수 , 의 그래프와 직선 으로 둘러싸인 도형의 넓이를 , 두 함수 , 의 그래프와 직선 으로 둘러싸인 도형의 넓이를 라 하자. 극한 의 수렴, 발산 여부를 조사하고, 수렴하면 그 극한값을 구하시오. (단, 무리수 )
서강대 2023학년도 수시 자연계열 (2차) 2번 · mathesis.kr/archive/sogang/2023su/jayeon2_2
【2-1】 함수 이고 무리수 의 정의로부터 이다. 우극한을 구하면로 치환하여 좌극한을 구하면우극한과 좌극한의 값이 다르므로 제시문 [가]에 의해 극한값은 존재하지 않는다.
【2-2】 일 때 이므로 이다. 라 하면 이고 이다. 일 때 이고 일 때 이므로, 제시문 [나]에 의해 는 일 때 감소하고 일 때 증가한다. 따라서 에서 이다. 일 때 이므로 에서 부등식이 성립한다.제시문 [다]를 바탕으로 함수 의 정의역 및 치역, 증감, 볼록, 극한을 조사한다. 이므로 정의역과 치역은 모두 이다. 일 때 , 이므로 함수 의 그래프는 증가하면서 위로 볼록이다. 그리고 이므로 두 함수 , 의 그래프의 개형을 그리면 다음과 같다.

【2-3】 제시문 [라]와 문항 【2-2】의 부등식으로부터 도형의 넓이는이다. 의 최솟값을 구하기 위해 함수 를 미분하면,이므로 이고 일 때 , 일 때 이다. 따라서 제시문 [나]에 의해 는 일 때 감소, 일 때 증가한다. 따라서 에서 넓이가 최소가 된다.
【2-4】 문항 【2-2】로부터 또는 일 때, 이므로, 와 는 아래 그림의 도형 와 의 넓이가 된다.

제시문 [라]에 의해문항 【2-3】에 의해 이다. 따라서이므로 이다.
고등학교 교육과정에서 필수적으로 다루어지는 미적분의 기본적인 내용을 바탕으로 함수의 도함수와 정적분을 제대로 이해하고 이를 다양한 상황에 활용할 수 있는지 평가한다. 특히 접선의 방정식, 함수의 증가와 감소, 극대와 극소, 함수의 그래프와 두 곡선 사이의 넓이에 활용할 수 있는지 평가한다. 구체적인 채점기준은 다음과 같다.
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