+10점 · 함수의 연속 조건을 이용하여 a와 c를 b에 대한 식으로 나타낼 수 있다.(1) 함수 f(x)g(x)와 g(f(x))는 x=−1일 때 항상 연속이다.f(x)g(x)가 x=−1에서 연속이기 위해서는 x→−1−limf(x)g(x)=x→−1+limf(x)g(x)여야 한다.x→−1−limf(x)g(x)=−(1−a+c),x→−1+limf(x)g(x)=2(1−a+c)이므로 1−a+c=0이다.g(f(x))가 x=−1에서 연속이기 위해서는 x→−1−limg(f(x))=x→−1+limg(f(x)), 즉 g(−1)=g(2)이어야 하므로 1−a=4+2b, 즉 a=−2b−3이다.1−a+c=0이므로 c=−2b−4이다.
+15점 · 함수 f(g(x)+3)가 연속임을 이용하여 함수 g(x)의 최솟값에 대한 조건 및 b의 범위를 구할 수 있다.(2) 함수 f(x)는 x=−1에서 연속이 아니므로, f(g(x)+3)이 연속이기 위해서는 모든 실수 x에 대하여 g(x)+3<−1이거나 g(x)+3≥−1이어야 한다. 그런데 x=±∞limg(x)=∞이므로 g(x)+3<−1일 수는 없다.Correction. 극한 기호 아래의 x=±∞는 x→±∞로 적어야 한다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.따라서 모든 실수 x에 대하여 g(x)+3≥−1, 즉 g(x)≥−4이어야 한다.문항 (1)로부터 함수 g(x)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.g(x)={x2−(2b+3)x−(2b+4)x2+bx−(2b+4)(x<0)(x≥0)정의역이 x≤0인 함수 g−(x)=x2−(2b+3)x−(2b+4)와, 정의역이 x≥0인 함수 g+(x)=x2+bx−(2b+4)를 생각하자.(a) 함수 g−(x)가 x<0에서 최솟값을 갖는 경우g−(x)의 꼭짓점의 x좌표 b+23이 0보다 작으므로 b<−23이고, 함수 g−(x)는 x=b+23일 때 최솟값을 갖는다. 또한 함수 g+(x)는 x=−2b에서 최솟값을 갖는다.따라서 g(x)≥−4이기 위해서는g−(b+23)=−b2−5b−425≥−4 ⇒ −29≤b≤−21,g+(−2b)=−4b2−2b−4≥−4 ⇒ −8≤b≤0이어야 한다.종합하면 b<−23, −29≤b≤−21, −8≤b≤0이 동시에 성립해야 한다.따라서 함수 g−(x)가 x<0에서 최솟값을 갖는 경우 주어진 조건을 만족시키는 b의 범위는 −29≤b<−23이다.(b) 함수 g−(x)가 x=0에서 최솟값을 갖는 경우g−(x)의 꼭짓점의 x좌표 b+23이 0보다 크거나 같으므로 b≥−23이다.i) b>0일 경우 함수 g+(x) 역시 x=0에서 최솟값을 갖는다.이때 함수 g(x)의 최솟값은 −2b−4이며, 이 값이 −4보다 크거나 같을 조건은 b≤0이므로 주어진 조건을 만족시키는 b는 존재하지 않는다.ii) −23≤b≤0일 경우 함수 g+(x)는 x=−2b에서 최솟값을 가지고, g+(−2b)≥−4일 조건은 −8≤b≤0이다.따라서 함수 g−(x)가 x=0에서 최솟값을 갖는 경우 주어진 조건을 만족시키는 b의 범위는 −23≤b≤0이다.(a), (b)로부터 −29≤b<−23 또는 −23≤b≤0이므로, 구하는 실수 b의 범위는 −29≤b≤0이다.