미적분Ⅰ정적분의 활용수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

두 그래프 사이 넓이

문제

실수 t(3<t<134)\displaystyle t \left( \sqrt{3} < t < \frac{13}{4} \right)에 대하여 두 함수 f(x)=x232xf \left( x \right) = \left| x ^{2} - 3 \right| - 2 x, g(x)=x+tg \left( x \right) = - x + t 의 그래프가 만나는 서로 다른 네 점의 xx좌표를 작은 수부터 크기순으로 x1x _{1}, x2x _{2}, x3x _{3}, x4x _{4}라 하자. x4x1=5x _{4} - x _{1} = 5일 때, 닫힌구간 [x3,x4]\left[ x _{3} , x _{4} \right]에서 두 함수 y=f(x)y = f ( x ), y=g(x)y = g ( x )의 그래프로 둘러싸인 부분의 넓이는 pq3\displaystyle p - q \sqrt{3}이다. p×qp \times q의 값을 구하시오. (단, pp, qq는 유리수이다.) [4점]

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54

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해설

f(x)f \left( x \right)=x232x= \left| x ^{2} - 3 \right| - 2 x ={x22x3(x3또는x3)x22x+3(3<x<3)\displaystyle = {\begin{cases} x ^{2} - 2 x - 3 & & ( x \leq - \sqrt{3} \text{또는} x \geq \sqrt{3} ) \\ & & \\ - x ^{2} - 2 x + 3 & & ( - \sqrt{3} < x < \sqrt{3} ) \end{cases}} x1x _{1}, x4x _{4}는 이차방정식 x22x3=x+tx ^{2} - 2 x - 3 = - x + t의 두 근이므로 근과 계수와의 관계에 의하여 x1+x4=1x _{1} + x _{4} = 1, x1x4=t3x _{1} x _{4} = - t - 3 x4x1=5x _{4} - x _{1} = 5이므로 x1=2x _{1} = - 2, x4=3x _{4} = 3 x1x4=t3=6x _{1} x _{4} = - t - 3 = - 6, t=3t = 3 x2x _{2}, x3x _{3}은 이차방정식 x22x+3=x+3- x ^{2} - 2 x + 3 = - x + 3의 두 근이므로 x2=1x _{2} = - 1, x3=0x _{3} = 0

닫힌구간 [0,3][ 0 , 3 ]에서 두 함수 y=f(x)y = f \left( x \right), y=g(x)y = g \left( x \right)의 그래프로 둘러싸인 부분의 넓이는 03f(x)g(x)dx\displaystyle \int _{0} ^{3} {} \left| f \left( x \right) - g \left( x \right) \right| dx =03{(x+3)(x22x+3)}dx\displaystyle = \int _{0} ^{\sqrt{3}} {} \left\{ \left( - x + 3 \right) - \left( - x ^{2} - 2 x + 3 \right) \right\} dx +33{(x+3)(x22x3)}dx\displaystyle + \int _{\sqrt{3}} ^{3} {} \left\{ \left( - x + 3 \right) - \left( x ^{2} - 2 x - 3 \right) \right\} _{dx} =[13x3+12x2]03+[13x3+12x2+6x]33\displaystyle = \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} \frac{1}{3} x ^{3} + \frac{1}{2} x ^{2} \end{array} \right] _{0} ^{\sqrt{3}} + \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} - \frac{1}{3} x ^{3} + \frac{1}{2} x ^{2} + 6 x \end{array} \right] _{\sqrt{3}} ^{3} =27243\displaystyle = \frac{27}{2} - 4 \sqrt{3} 따라서 p×q=272×4=54\displaystyle p \times q = \frac{27}{2} \times 4 = 54

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