숭실대 2023학년도 모의논술 자연계열 2번 · mathesis.kr/archive/ssu/2023mo/jayeon_2
문제
【문제 2】 다음 제시문을 읽고 아래 논제에 답하시오. (25점)
함수 의 에서의 미분계수 는 곡선 위의 점 에서의 접선의 기울기와 같다.[출처 : 수학II 「미분계수와 도함수」]
구간 에서 미분가능한 함수 가 다음과 같이 정의되어 있다. (단, 는 실수이고 )함수 의 그래프는 축과 서로 다른 두 점에서 만나고, 함수 는 에서 극솟값을 가진다.이때 다음 문항에 답하시오.
(1) 실수 의 값을 구하시오.
(2) 곡선 위의 점 에서의 접선과 수직이면서 점 를 지나는 직선의 절편의 최솟값을 구하시오. (단, )
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(1) 범위에서 함수 는 축과 한 점 에서 만나므로 범위에서 함수 는 축과 오직 한 점에서만 만나야 한다. 따라서 함수 는 에서 축과 접하면서 극솟값을 가져야 한다. 이를 고려하여 함수 를 다시 표현하면 아래와 같다.주어진 함수 는 구간 와 에서 미분가능하다. 그러므로 함수 가 구간 에서 미분가능하기 위해서는 에서 미분가능하면 된다.한편 함수 가 에서 미분가능하면 에서 연속이어야 하므로,이다.식 ㉠, ㉡을 동시에 만족시키는 상수는 , 이다.따라서 에서 함수 는 아래와 같다.따라서 , , , 이다.
(2) 에서 이므로 에서 극댓값, 에서 극솟값을 갖는다. 주어진 구간 은 0에서부터 3차함수의 극댓값까지이다.따라서 점 에서의 접선과 수직이면서 점 를 지나는 직선의 절편의 최솟값은 이차함수 구간인 사이에 존재한다. 구간에서 곡선 위의 점 에서의 접선의 기울기는 이고곡선 위의 점 에서의 접선과 수직이면서 점 를 지나는 직선의 방정식은 다음과 같다.위 직선의 절편을 라고 하면 는 각각 다음과 같다.의 부호를 조사하여 함수 의 증가와 감소를 표로 나타내면 다음과 같다.
| 0 | ⋯ | ⋯ | ||
|---|---|---|---|---|
| − | 0 | + | ||
| ↘ | ↗ |
따라서 함수 의 최솟값은 이다.
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