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해설강의 준비중
숭실대 2021학년도 수시 자연계열 II 4번 · mathesis.kr/archive/ssu/2021su/jayeon2_4
+14점 · 직사각형 T의 넓이 M을 a의 식으로 나타낸다.
(1)(i) S의 내부에 포함된다.(ii) 가로는 x축과 평행하고 세로는 y축과 평행하다.(iii) 곡선 C 위의 점 (a,−a2+6)에 오른쪽 위 꼭짓점을 두고 있다.위 조건을 모두 만족하는 직사각형의 넓이가 최대가 되기 위해서는 아래 그림과 같이 직사각형의 왼쪽 아래 꼭짓점이 직선 ℓ:2x+y=6 위에 놓여야 한다. 또한 곡선 C와 직선 ℓ의 교점의 x좌표는 x=0,2이므로, a의 범위는 0<a<2이다.
왼쪽 아래 꼭짓점이 (x,−2x+6)이고 오른쪽 위 꼭짓점이 (a,−a2+6)인 직사각형의 넓이를 f(x)라고 하자. 왼쪽 아래 꼭짓점의 x,y좌표는 오른쪽 위 꼭짓점의 x,y좌표보다 작아야 하므로 21a2<x<a를 만족해야 한다. 이 직사각형의 가로와 세로의 길이는 각각 a−x와 −a2+6−(−2x+6)=−a2+2x이므로 직사각형의 넓이는 다음과 같다.f(x)=(a−x)(−a2+2x)=−2x2+(a2+2a)x−a3=−2(x−4a2+2a)2+8a4−4a3+4a20<a<2에서 21a2<4a2+2a<a이므로 f(x)는 x=4a2+2a일 때 최대가 되고 이때의 최댓값이 직사각형 T의 넓이M=81a4−21a3+21a2이다.
+6점 · 넓이 M이 최대가 되는 실수 a의 값을 구한다.
(2) M=M(a)=81a4−21a3+21a2의 a에 대한 도함수M′(a)=21a3−23a2+a=21a(a−1)(a−2)는 0<a<2일 때 a=1에서 0이므로 M의 증가와 감소를 표로 나타내면 다음과 같다.