미적분Ⅰ부정적분과 정적분수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

두 함수 중 큰 값의 정적분

문제

두 연속함수 f(x)f \left( x \right), g(x)g \left( x \right)에 대하여 max{f(x),g(x)}={f(x)(f(x)g(x))g(x)(f(x)<g(x))\displaystyle \max \left\{ f \left( x \right) , g \left( x \right) \right\} = \begin{cases} f \left( x \right) & & \left( f \left( x \right) \geq g \left( x \right) \right) \\ g \left( x \right) & & \left( f \left( x \right) < g \left( x \right) \right) \end{cases} 라 하자. 02max{2x36x2+4x\displaystyle \int _{0} ^{2} \max \left\{ 2 x ^{3} - 6 x ^{2} + 4 x \right., x22x}dx\left. x ^{2} - 2 x \right\} dx의 값은? [4점] 124\displaystyle \frac{1}{24}596\displaystyle \frac{5}{96}116\displaystyle \frac{1}{16}796\displaystyle \frac{7}{96}112\displaystyle \frac{1}{12}

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해설

f(x)=2x36x2+4xf \left( x \right) = 2 x ^{3} - 6 x ^{2} + 4 x, g(x)=x22xg \left( x \right) = x ^{2} - 2 x라 하자. 2x36x2+4xx22x2 x ^{3} - 6 x ^{2} + 4 x \geq x ^{2} - 2 x에서 2x37x2+6x02 x ^{3} - 7 x ^{2} + 6 x \geq 0, x(2x3)(x2)0x \left( 2 x - 3 \right) \left( x - 2 \right) \geq 0 \therefore 0x32\displaystyle 0 \leq x \leq \frac{3}{2} 또는 x2x \geq 20x32\displaystyle 0 \leq x \leq \frac{3}{2} 또는 x2x \geq 2일 때, f(x)g(x)f \left( x \right) \geq g \left( x \right)이고, 그 외의 구간에서는 f(x)<g(x)f \left( x \right) < g \left( x \right)이다. 이때 구하는 값은 h(x)={2x36x2+4x(0x32)x22x(32<x2)\displaystyle h \left( x \right) = \begin{cases} 2 x ^{3} - 6 x ^{2} + 4 x & & \left( 0 \leq x \leq \frac{3}{2} \right) \\ x ^{2} - 2 x & & \left( \frac{3}{2} < x \leq 2 \right) \end{cases} 라 할 때 02h(x)dx\displaystyle \int _{0} ^{2} h \left( x \right) dx와 같으므로 02h(x)dx\displaystyle \int _{0} ^{2} {} h \left( x \right) dx =032(2x36x2+4x)dx+322(x22x)dx\displaystyle = \int _{0} ^{\frac{3}{2}} {} \left( 2 x ^{3} - 6 x ^{2} + 4 x \right) dx + \int _{\frac{3}{2}} ^{2} {} \left( x ^{2} - 2 x \right) dx =[12x42x3+2x2]032+[13x3x2]322\displaystyle = \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} \frac{1}{2} x ^{4} - 2 x ^{3} + 2 x ^{2} \end{array} \right] _{0} ^{\frac{3}{2}} + \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} \frac{1}{3} x ^{3} - x ^{2} \end{array} \right] _{\frac{3}{2}} ^{2} ={12(32)42(32)3+2(32)2}+\displaystyle = \left\{ \frac{1}{2} \cdot \left( \frac{3}{2} \right) ^{4} - 2 \cdot \left( \frac{3}{2} \right) ^{3} + 2 \cdot \left( \frac{3}{2} \right) ^{2} \right\} +{(834)(13(32)3(32)2)}\displaystyle \left\{ \left( \frac{8}{3} - 4 \right) - \left( \frac{1}{3} \cdot \left( \frac{3}{2} \right) ^{3} - \left( \frac{3}{2} \right) ^{2} \right) \right\} =932524\displaystyle = \frac{9}{32} - \frac{5}{24}=272096\displaystyle = \frac{27 - 20}{96} =796\displaystyle = \frac{7}{96} 따라서 02max{2x36x2+4x\displaystyle \int _{0} ^{2} \max \left\{ 2 x ^{3} - 6 x ^{2} + 4 x \right., x22x}dx\left. x ^{2} - 2 x \right\} dx의 값은 796\displaystyle \frac{7}{96}이다.

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