+25점 · 이계도함수를 활용하여 함수의 그래프와 선분의 관계를 파악한 후 부분적분법을 이용하여 곡선과 선분으로 둘러싸인 도형의 넓이를 구할 수 있다.구하는 넓이는 닫힌구간 [0,2π]에서 곡선 y=f(x)와 선분 AB로 둘러싸인 부분의 넓이와, 닫힌구간 [2π,π]에서 곡선 y=f(x)와 선분 BC로 둘러싸인 부분의 넓이를 더한 것과 같다.f(x)={e−xcosx−e−xcosx(0≤x<2π)(2π≤x≤π)이므로 다음과 같이 경우를 나누어 보자.(a) 0<x<2π이 구간에서 f′′(x)=2e−xsinx>0이므로 함수 f(x)의 그래프는 아래로 볼록하다. 점 A와 점 B를 지나는 직선의 방정식을 y=g(x)라고 하면 f(0)=g(0)이고 f(2π)=g(2π)이므로, 닫힌구간 [0,2π]에서 g(x)≥f(x)가 성립한다.따라서 닫힌구간 [0,2π]에서 곡선 y=f(x)와 선분 AB로 둘러싸인 부분의 넓이는 ∫02π(g(x)−f(x))dx이다.∫02πg(x)dx는 밑변의 길이가 2π이고 높이가 1인 직각삼각형의 넓이이므로 4π와 같다.부분적분법으로부터 ∫e−xcosxdx=21e−x(sinx−cosx)+C이고, 따라서−∫02πf(x)dx=−[21e−x(sinx−cosx)]02π=−21e−2π−21그러므로 ∫02π(g(x)−f(x))dx=4π−21e−2π−21이다.(b) 2π<x<π이 구간에서 f′′(x)=−2e−xsinx<0이므로 함수 f(x)의 그래프는 위로 볼록하다.점 B와 점 C를 지나는 직선의 방정식을 y=h(x)라고 하면 f(2π)=h(2π)이고 f(π)=h(π)이므로, 닫힌구간 [2π,π]에서 f(x)≥h(x)가 성립한다.따라서 닫힌구간 [2π,π]에서 곡선 y=f(x)와 선분 BC로 둘러싸인 부분의 넓이는 ∫2ππ(f(x)−h(x))dx이다.∫2ππh(x)dx는 밑변의 길이가 2π이고 높이가 e−π인 직각삼각형의 넓이이므로 4πe−π와 같다.닫힌구간 [2π,π]에서 f(x)=−e−xcosx이므로∫2ππf(x)dx=[−21e−x(sinx−cosx)]2ππ=21e−2π−21e−π이고,∫2ππ(f(x)−h(x))dx=21e−2π−21e−π−4πe−π이다.그러므로 구하는 넓이는∫02π(g(x)−f(x))dx+∫2ππ(f(x)−h(x))dx=4π−4πe−π−21e−π−21이다.