미적분Ⅰ정적분의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

두 점의 속도와 거리

문제

시각 t=0t = 0일 때 동시에 원점을 출발하여 수직선 위를 움직이는 두 점 P,Q\mathrm{P} , Q의 시각 t(t0)t ( t \geq 0 )에서의 속도가 각각 v1(t)=3t2+t,v2(t)=2t2+3tv _{1} ( t ) = 3 t ^{2} + t , v _{2} ( t ) = 2 t ^{2} + 3 t 이다. 출발한 두 점 P,Q\mathrm{P} , Q의 속도가 같아지는 순간 두 점 P,Q\mathrm{P} , Q사이의 거리를 aa라 할 때, 9a9 a의 값을 구하시오. [4점]

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해설

3t2+t=2t2+3t3 t ^{2} + t = 2 t ^{2} + 3 t에서 t22t=0t ^{2} - 2 t = 0이므로 t=2t = 2에서 두 점 P,Q\mathrm{P} , Q의 속도가 같아진다. t=2t = 2일 때 두 점 P,Q\mathrm{P} , Q의 위치를 구해보면 02v1(t)dt=02(3t2+t)dt=[t3+12t]02=10\displaystyle \int _{0} ^{2} v _{1} ( t ) dt = \int _{0} ^{2} ( 3 t ^{2} + t ) dt = \left[ t ^{3} + \frac{1}{2} t \right] _{0} ^{2} = 10 02v2(t)dt=02(2t2+3t)dt=[23t3+32t]02=343\displaystyle \int _{0} ^{2} v _{2} ( t ) dt = \int _{0} ^{2} ( 2 t ^{2} + 3 t ) dt = \left[ \frac{2}{3} t ^{3} + \frac{3}{2} t \right] _{0} ^{2} = \frac{34}{3} 이므로 두 점 P,Q\mathrm{P} , Q 사이의 거리 aaa=10343=43\displaystyle a = \left| 10 - \frac{34}{3} \right| = \frac{4}{3}이다. 따라서 9a=129 a = 12이다.

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