두 함수 f(x), g(x)가 닫힌구간 [a,b]에서 연속일 때, 두 곡선 y=f(x), y=g(x) 및 두 직선 x=a, x=b로 둘러싸인 도형의 넓이 S는S=∫ab∣f(x)−g(x)∣dx[출처 : 수학II 「정적분의 활용」]
곡선 C:y=x3+ax 위의 점 P에서의 접선 ℓ과 곡선 C가 만나는 다른 점을 Q라고 하자. 선분 PQ의 중점 R의 x좌표를 b라고 할 때, 다음 문항에 답하시오.
(1)점 P와 점 Q의 x좌표를 각각 b의 식으로 나타내시오.
(2)곡선 C와 선분 PR 및 직선 x=b로 둘러싸인 도형의 넓이를 K, 곡선 C와 선분 QR 및 직선 x=b로 둘러싸인 도형의 넓이를 L이라 할 때, 극한값 b→∞limLK을 구하시오.
해설강의 준비중
숭실대 2021학년도 수시 자연계열 II 2번 · mathesis.kr/archive/ssu/2021su/jayeon2_2
+8점 · 접선 ℓ의 방정식을 구하고 곡선 C와 접선 ℓ의 교점의 x좌표를 구한다.
(1) 점 P의 좌표를 (t,t3+at)라고 하자. 점 P에서의 접선의 기울기는 (3t2+a)이므로 구하는 접선 ℓ의 방정식은y=(3t2+a)(x−t)+(t3+at)=(3t2+a)x−2t3이다. 직선 ℓ과 곡선 C의 교점의 x좌표는 다음 방정식을 만족한다.(3t2+a)x−2t3=x3+ax⇔(x−t)2(x+2t)=0따라서 점 Q의 x좌표는 −2t이고 선분 PQ의 중점 R의 x좌표는 b=−2t이다. 그러므로 점 P의 x좌표는 −2b, 점 Q의 x좌표는 4b이다.
+12점 · 도형의 넓이 K, L을 구하고, 극한값 b→∞limLK을 구한다.
(2) b>0이면 접선 ℓ은 곡선 C와 그림과 같이 접한다.
접선 ℓ의 방정식은y=(12b2+a)x+16b3이므로 두 도형의 넓이 K,L은 다음과 같다.K=∫−2bb(−x3+12b2x+16b3)dx=[−4x4+6b2x2+16b3x]−2bb=4135b4L=∫b4b(−x3+12b2x+16b3)dx=[−4x4+6b2x2+16b3x]b4b=4297b4따라서 구하는 극한값은 b→∞limLK=297135=115이다.