미적분Ⅰ정적분의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

대칭이동한 두 영역의 교집합의 넓이

문제

좌표평면에서 y4x2+2px9y \geq 4 x ^{2} + 2 px - 9가 나타내는 영역을 AA라 하고, AA를 원점에 대하여 대칭이동한 영역을 BB라 할 때, ABA \cap B의 넓이는? (단, pp는 상수이다.) 91836243\displaystyle 24 \sqrt{3}72

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③ 36

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해설

영역 AAy4x2+2px9y \geq 4 x ^{2} + 2 px - 9가 나타내는 영역이고 영역 BB(y)4(x)2+2p(x)9( - y ) \geq 4 ( - x ) ^{2} + 2 p ( - x ) - 9 즉, y4x2+2px+9y \leq - 4 x ^{2} + 2 px + 9가 나타내는 영역이다. 따라서 ABA \cap B의 넓이는 두 이차함수 y=4x2+2px9y = 4 x ^{2} + 2 px - 9, y=4x2+2px+9y = - 4 x ^{2} + 2 px + 9 로 둘러싸인 부분의 넓이이다.

이때, 4x2+2px94 x ^{2} + 2 px - 9=4x2+2px+9= - 4 x ^{2} + 2 px + 9에서 x=±32\displaystyle x = \pm \frac{3}{2}이므로 구하는 넓이는 3232{(4x2+2px+9)(4x2+2px9)}dx\displaystyle \int _{- \frac{3}{2}} ^{\frac{3}{2}} \left\{ ( - 4 x ^{2} + 2 px + 9 ) - ( 4 x ^{2} + 2 px - 9 ) \right\} dx =3232(8x2+18)dx\displaystyle = \int _{- \frac{3}{2}} ^{\frac{3}{2}} ( - 8 x ^{2} + 18 ) dx=2032(8x2+18)dx\displaystyle = 2 \int _{0} ^{\frac{3}{2}} ( - 8 x ^{2} + 18 ) dx=2[83x3+18x]032\displaystyle = 2 \left[ - \frac{8}{3} x ^{3} + 18 x \right] _{0} ^{\frac{3}{2}} =36= 36 [참고] αβa(xα)(xβ)dx\displaystyle \int _{\alpha} ^{\beta} a ( x - \alpha ) ( x - \beta ) dx=a6(βα)3\displaystyle = - \frac{a}{6} ( \beta - \alpha ) ^{3}

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