숭실대 2020학년도 수시 자연계열 2번 · mathesis.kr/archive/ssu/2020su/jayeon_2
문제
문제 2-A 다음 제시문을 읽고 아래 논제에 답하시오.(25점)
(가) 함수 가 닫힌 구간 에서 연속일 때, (단, )[출처 : 미적분Ⅰ 「정적분」](나) 미분가능한 두 함수 , 에 대하여 , 가 닫힌 구간 에서 연속일 때,[출처 : 미적분Ⅱ 「여러 가지 적분법」]
함수 에 대하여 다음 문항에 답하시오.
(1) 부분적분법을 이용하여 정적분 를 와 의 식으로 나타내시오.
(2) 함수 의 역함수를 라 할 때, 정적분 를 의 식으로 나타내시오.
(3) 극한값 를 구하시오.
문제 2-B 다음 제시문을 읽고 아래 논제에 답하시오.(25점)
미분가능한 두 함수 , 에 대하여 합성함수 는 미분가능하고, 그 도함수는 또는 [출처 : 미적분Ⅱ 「여러 가지 미분법」]
함수 는 미분가능한 증가함수이고, , , 이다.
미분가능한 함수 는 음이 아닌 실수 ()에 대하여 조건 (i), (ii)를 만족한다.
(i) 일 때,
(ii) 일 때,
이때 다음 문항에 답하시오.
(1) 닫힌 구간 에서 부등식 이 성립하도록 하는 음이 아닌 실수 의 값의 범위를 구하시오.
(2) 문항 (1)에서 구한 의 값의 범위에서, 곡선 와 축 및 , 로 둘러싸인 도형의 넓이를 최대로 하는 의 값을 구하시오.
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문제 2-A(1) 제시문에 주어진 식을 이용하면를 얻는다. 로 놓으면 가 된다. 일 때 , 일 때 이므로이다. 따라서 구하는 정적분은이다.
(2) 함수 와 그 역함수 에 대하여 관계식이 성립하고, 이므로,이다(〈그림 2〉 참고).

(3) 문항 (1)과 문항 (2)의 결과를 이용하여 주어진 극한을 계산하면 다음과 같다.위의 식에서 분자의 극한을 구하면이다. 분모의 극한을 구하기 위해 로 놓으면이다. 따라서 이다.
문제 2-B(1) 제시문의 내용을 이용하면, 조건 (i)에 의하여 일 때이므로 가 성립한다. 한편 미분가능한 함수는 연속이므로, 함수 와 의 에서의 연속성과 조건 (ii)를 이용하면를 얻는다. 따라서이다.여기서 이고 가 증가함수이므로, 구간 에서 와 는 모두 증가함수이거나 상수함수이다. 구간 에서는 가 감소함수이므로 와 가 모두 증가함수이다. 그러므로 구간 에서 함수 는 일 때 최소가 되고 이다. 따라서 구간 에서 부등식 가 성립하는 의 값의 범위는 이다.
(2) 식 ①과 치환적분법을 이용하면, 구하는 도형의 넓이 는 다음과 같다.의 도함수 을 이용하여 함수 의 증가와 감소를 표로 나타내면 다음과 같다.
| 0 | ⋯ | ⋯ | 1 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 3 | + | 0 | − | −3 | |
| 7 | ↗ | ↘ | 8 |
따라서 에 대하여 는 에서 최댓값을 갖는다.
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