공통수학2유리함수와 무리함수AI심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

최대·최소의 차로 정의역 구하기

문제

함수 f(x)=2x2+1\displaystyle f ( x ) = \frac{2}{x - 2} + 1의 그래프가 그림과 같다. 실수 aa에 대하여 정의역이 {xaxa+2}\left\{ x \left| a \leq x \leq a + 2 \right\} \right.인 함수 f(x)f ( x )의 최댓값과 최솟값의 차가 12\displaystyle \frac{1}{2}일 때, 모든 실수 aa의 값의 합을 구하시오. [4점]

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해설

실마리: 정의역에 점근선 x=2x = 2가 들어가면 함수가 정의되지 않으므로, 정의역은 점근선의 오른쪽 또는 왼쪽에 통째로 놓인다. 정의역에 x=2x = 2가 들어가지 않아야 하므로 a>2a > 2 또는 a+2<2a + 2 < 2, 즉 a>2a > 2 또는 a<0a < 0 두 경우 모두 정의역에서 xx의 값이 커지면 f(x)f ( x )의 값은 작아지므로 최댓값은 f(a)f ( a ), 최솟값은 f(a+2)f ( a + 2 ) f(a)f(a+2)=2a22a=4a(a2)\displaystyle f ( a ) - f ( a + 2 ) = \frac{2}{a - 2} - \frac{2}{a} = \frac{4}{a ( a - 2 )} 4a(a2)=12\displaystyle \frac{4}{a ( a - 2 )} = \frac{1}{2}에서 a(a2)=8a ( a - 2 ) = 8 a22a8=0a ^{2} - 2 a - 8 = 0, (a4)(a+2)=0( a - 4 ) ( a + 2 ) = 0이므로 a=4a = 4 또는 a=2a = - 2 a=4a = 4a>2a > 2를, a=2a = - 2a<0a < 0을 만족시킨다. 실제로 a=4a = 4일 때 f(4)f(6)=232=12\displaystyle f ( 4 ) - f ( 6 ) = 2 - \frac{3}{2} = \frac{1}{2}, a=2a = - 2일 때 f(2)f(0)=120=12\displaystyle f ( - 2 ) - f ( 0 ) = \frac{1}{2} - 0 = \frac{1}{2} 따라서 모든 실수 aa의 값의 합은 4+(2)=24 + ( - 2 ) = 2

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