자연수 n과 세 함수f(x)=x2x, g(x)=x−[x], h(x)={nx−x(x≥0)(x<0)에 대하여, 합성함수 y=g∘f(x)의 그래프와 함수 y=h(x)의 그래프와의 교점의 개수를 an이라 하자. (단, [x]는 x를 넘지 않는 최대 정수이다.)
(a)필요하면 x→−∞limx2x=0을 이용해서, 함수 y=f(x)의 그래프의 개형을 그려라. (40점)
(b)k=1∑nakak+2ak+12을 구하여라. (60점)
해설강의 준비중
서울시립대 2018학년도 모의 자연계열 4번 · mathesis.kr/archive/uos/2018mo/jayeon_4
(a) f′(x)=2x(1+xln2)이고 f′′(x)=2x(2+xln2)ln2이다. 따라서 x=−ln21일 때 f′(x)=0이고 f(−ln21)=−ln212−ln21=−2log2eln21=−eln21 이므로, 함수 f(x)의 증가와 감소를 표로 나타내면 다음과 같다.
x
⋯
−ln22
⋯
−ln21
⋯
0
⋯
f′(x)
−
−
−
0
+
1
+
f′′(x)
−
0
+
+
+
+
+
f(x)
−e2ln22
−eln21
0
그런데 2<e<4이므로 1<log2e=ln21<2이고 0<eln21<1이다. 또한 x→−∞limf(x)=0이고 x→∞limf(x)=∞이므로, 함수 y=f(x)의 그래프의 개형은 아래 그림과 같다.
(b) 고정된 정수 k에 대해서 어떤 구간에 포함되는 모든 x가 k≤f(x)<k+1을 만족시키면g∘f(x)=f(x)−[f(x)]=f(x)−k이므로, 주어진 그 구간에서 y=g∘f(x)의 그래프는 y=f(x)의 그래프를 y축으로 −k만큼 평행이동한 그래프와 같다. 따라서 함수 y=g∘f(x)의 그래프의 개형은 아래 그림과 같다.