미적분Ⅰ도함수의 활용수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

두 곡선의 교점 x좌표의 합

문제

최고차항의 계수가 11인 두 이차다항식 P(x)P \left( x \right), Q(x)Q \left( x \right)에 대하여 두 함수 f(x)f \left( x \right)=(x+4)P(x)= \left( x + 4 \right) P \left( x \right), g(x)g \left( x \right)=(x4)Q(x)= \left( x - 4 \right) Q \left( x \right)가 다음 조건을 만족시킨다.

(가) f(4)f' \left( - 4 \right)0\ne 0, f(4)f \left( 4 \right)0\ne 0, g(4)g \left( - 4 \right)0\ne 0 (나) 방정식 f(x)g(x)f \left( x \right) g \left( x \right)=0= 0의 서로 다른 모든 해를 크기순으로 나열한 4,a1,a2,a3,4- 4 , a _{1} , a _{2} , a _{3} , 4는 등차수열을 이룬다. (다) f(ai)f' \left( a _{i} \right)=0= 0i{1,2,3}i \in \left\{ 1 , 2 , 3 \right\}은 하나만 존재하고 모든 i{1,2,3}i \in \left\{ 1 , 2 , 3 \right\}에 대하여 g(ai)g' \left( a _{i} \right)0\ne 0이다.

두 곡선 yy=f(x)= f \left( x \right)yy=g(x)= g \left( x \right)가 서로 다른 두 점에서 만날 때, 두 교점의 xx좌표의 합은? [5점] 12\displaystyle - \frac{1}{2}14\displaystyle - \frac{1}{4}0014\displaystyle \frac{1}{4}12\displaystyle \frac{1}{2}

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해설

(나)에서 4,a1,a2,a3,4- 4 , a _{1} , a _{2} , a _{3} , 4는 등차수열이므로 각각 4,2,0,2,4- 4 , - 2 , 0 , 2 , 4이다. f(4)f' \left( - 4 \right)0\ne 0, f(4)f \left( 4 \right)0\ne 0이고 (다)에서 f(a)f' \left( a \right)=0= 0이므로 f(x)f \left( x \right)=(x+4)(xa)2= \left( x + 4 \right) \left( x - a \right) ^{2} (a=2,0,2a = - 2 , 0 , 2) 의 꼴을 가진다. 따라서 f(x)f \left( x \right), g(x)g \left( x \right)는 다음 3가지의 조합이 가능하다. (ⅰ) f(x)f \left( x \right)=(x+4)(x+2)2= \left( x + 4 \right) ( x + 2 ) ^{2}, g(x)g \left( x \right)=x(x4)(x2)= x \left( x - 4 \right) \left( x - 2 \right) (ⅱ) f(x)f \left( x \right)=(x+4)x2= \left( x + 4 \right) x ^{2}, g(x)g \left( x \right)=(x4)(x2)(x+2)= \left( x - 4 \right) \left( x - 2 \right) \left( x + 2 \right) (ⅲ) f(x)f \left( x \right)=(x+4)(x2)2= \left( x + 4 \right) ( x - 2 ) ^{2}, g(x)g \left( x \right)=x(x4)(x+2)= x \left( x - 4 \right) \left( x + 2 \right) (ⅰ), (ⅱ), (ⅲ)에서 yy=f(x)= f \left( x \right)yy=g(x)= g \left( x \right)가 서로 다른 두 점에서 만나는 경우는 (ⅱ)의 경우이다. 즉, (x+4)x2=(x4)(x2)(x+2)\left( x + 4 \right) x ^{2} = \left( x - 4 \right) \left( x - 2 \right) \left( x + 2 \right)에서 x3+4x2=x34x24x+16x ^{3} + 4 x ^{2} = x ^{3} - 4 x ^{2} - 4 x + 16 8x2+4x16=08 x ^{2} + 4 x - 16 = 0 따라서 이차방정식 8x2+4x16=08 x ^{2} + 4 x - 16 = 0의 근과 계수의 관계에서 두 근의 합은 12\displaystyle - \frac{1}{2}

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