수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

자연계열 2번

문제

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해설강의 준비중
+10점 · (1) 아래에 제시된 단계에 따라 1~6등급으로 채점한다.

(1)구간 [1,2]\displaystyle [1,2]에서 연속인 함수 g(x)=4cosπxf(x)\displaystyle g(x)=4-\cos\pi x-f(x)에 대하여 g(x)0\displaystyle g(x)\ge0이므로G(x)=0xg(t)dt\displaystyle G(x)=\int_0^x g(t)dt로 두면 1a<b2\displaystyle 1\le a<b\le2일 때 G(b)G(a)=abg(t)dt0\displaystyle G(b)-G(a)=\int_a^b g(t)dt\ge0,G(a)G(b)\displaystyle G(a)\le G(b)가 성립한다. 그런데G(1)=01g(t)dt=01(4cosπtf(t))dt=[4t1πsinπt]01F(1)=42=2\displaystyle G(1)=\int_0^1g(t)dt=\int_0^1(4-\cos\pi t-f(t))dt=\Biggl[4t-\frac1\pi\sin\pi t\Biggr]_0^1-F(1)=4-2=2G(2)=02g(t)dt=02(4cosπtf(t))dt=[4t1πsinπt]02F(2)=86=2\displaystyle G(2)=\int_0^2g(t)dt=\int_0^2(4-\cos\pi t-f(t))dt=\Biggl[4t-\frac1\pi\sin\pi t\Biggr]_0^2-F(2)=8-6=2,G(1)=2=G(2)\displaystyle G(1)=2=G(2)이므로 1x2\displaystyle 1\le x\le2인 모든 x\displaystyle x에 대하여 G(x)=2\displaystyle G(x)=2인 상수함수이다.따라서 1<x<2\displaystyle 1<x<2인 모든 x\displaystyle x에 대하여 0=G(x)=g(x)=4cosπxf(x)\displaystyle 0=G^{\prime}(x)=g(x)=4-\cos\pi x-f(x)이고,f(x)=4cosπx\displaystyle f(x)=4-\cos\pi x이다. 그러므로 f(32)=4\displaystyle f\left(\frac32\right)=4이다.

+8점 · (2) 아래에 제시된 단계에 따라 1~6등급으로 채점한다.

(2)구간 [0,1]\displaystyle [0,1]에서 f(x)=asinπx+bcosπx\displaystyle f(x)=a\sin\pi x+b\cos\pi x이므로 f(1)=bcosπ=b\displaystyle f(1)=b\cos\pi=-b이며,구간 [1,2]\displaystyle [1,2]에서 f(x)=4cosπx\displaystyle f(x)=4-\cos\pi x이므로 f(1)=4cosπ=4(1)=5\displaystyle f(1)=4-\cos\pi=4-(-1)=5이다.이때 f\displaystyle fx=1\displaystyle x=1에서 연속이므로 b=5\displaystyle b=-5이다. 그리고2=F(1)=01(asinπt5cosπt)dt=[aπcosπt5πsinπt]01=2aπ\displaystyle 2=F(1)=\int_0^1(a\sin\pi t-5\cos\pi t)dt=\Biggl[-\frac a\pi\cos\pi t-\frac5\pi\sin\pi t\Biggr]_0^1=\frac{2a}\pi이므로a=π\displaystyle a=\pi이다.

+7점 · (3) 아래에 제시된 단계에 따라 1~6등급으로 채점한다.

(3)F(12)=012f(t)dt=012(πsinπt5cosπt)dt=[cosπt5πsinπt]012=5π+1\displaystyle F\left(\frac12\right)=\int_0^{\frac12}f(t)dt=\int_0^{\frac12}(\pi\sin\pi t-5\cos\pi t)dt=\Biggl[-\cos\pi t-\frac5\pi\sin\pi t\Biggr]_0^{\frac12}=-\frac5\pi+1F(32)=032f(t)dt=01f(t)dt+132(4cosπt)dt=F(1)+[4t1πsinπt]132=2+2+1π=4+1π\displaystyle \begin{aligned}F\left(\frac32\right)&=\int_0^{\frac32}f(t)dt=\int_0^1 f(t)dt+\int_1^{\frac32}(4-\cos\pi t)dt\\&=F(1)+\Biggl[4t-\frac1\pi\sin\pi t\Biggr]_1^{\frac32}=2+2+\frac1\pi=4+\frac1\pi\end{aligned}따라서 F(12)+F(32)=54π\displaystyle F\left(\frac12\right)+F\left(\frac32\right)=5-\frac4\pi이다.

소문항등급채점 기준
(1)1등급전 과정이 모두 맞거나, 일부 생략이 있으나 전체 오류가 없고 답도 맞음
(1)2등급②~⑤단계를 잘 서술했으나 ①의 조건을 언급하지 않은 경우
(1)3등급③~④단계를 잘 서술했으나 ②단계를 확인하지 않은 경우
(1)4등급②~③단계를 시도하지 않고 ④의 결론을 설명 없이 쓴 경우
(1)5등급④의 결론을 설명 없이 쓰고 ⑤단계의 계산에서도 오류가 있는 경우
(1)6등급답을 구하는 과정이 없거나 문제 푸는 방향이 틀려 답을 구하지 못한 경우
(1)7등급백지답안
(2)1등급전 과정이 모두 맞거나, 일부 생략이 있으나 전체 오류가 없고 답도 맞음
(2)2등급④단계를 서술했으나 계산에서 오류가 있는 경우
(2)3등급③단계를 시도했으나 오류가 있는 경우
(2)4등급②단계까지는 옳게 서술했으나 그 이후 과정이 없는 경우
(2)5등급①단계까지는 옳게 서술했으나 그 이후 과정이 없는 경우
(2)6등급답을 구하는 과정이 없거나 문제 푸는 방향이 틀려 답을 구하지 못한 경우
(2)7등급백지답안
(3)1등급전 과정이 모두 맞거나, 일부 생략이 있으나 전체 오류가 없고 답도 맞음
(3)2등급④단계를 서술했으나 계산에서 오류가 있는 경우
(3)3등급③단계를 시도했으나 오류가 있는 경우
(3)4등급②단계까지는 옳게 서술했으나 그 이후 과정이 없는 경우
(3)5등급①단계까지는 옳게 서술했으나 그 이후 과정이 없는 경우
(3)6등급답을 구하는 과정이 없거나 문제 푸는 방향이 틀려 답을 구하지 못한 경우
(3)7등급백지답안

※ 각 소문항마다 아래에 제시된 단계에 따라 1~6등급으로 채점한다. (단, 백지답안은 7등급)

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