미적분Ⅰ도함수의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

두 접선과 y축으로 둘러싸인 넓이

문제

함수 f(x)=x24x3f \left( x \right) = x ^{2} - 4 x - 3에 대하여 곡선 y=f(x)y = f \left( x \right) 위의 점 (1,6)\left( 1 , - 6 \right)에서의 접선을 ll이라 하고, 함수 g(x)=(x32x)f(x)g \left( x \right) = \left( x ^{3} - 2 x \right) f \left( x \right)에 대하여 곡선 y=g(x)y = g \left( x \right) 위의 점 (1,6)\left( 1 , 6 \right)에서의 접선을 mm이라 하자. 두 직선 ll, mmyy축으로 둘러싸인 도형의 넓이는? [4점] 21212828353542424949

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해설

f(x)=x24x3f \left( x \right) = x ^{2} - 4 x - 3에서 f(x)=2x4f' \left( x \right) = 2 x - 4 곡선 y=f(x)y = f \left( x \right) 위의 점 (1,6)\left( 1 , - 6 \right)에서의 접선 ll의 기울기는 f(1)=214=2f' \left( 1 \right) = 2 \cdot 1 - 4 = - 2 이므로 직선 ll의 방정식은 y(6)=2(x1)y - \left( - 6 \right) = - 2 \left( x - 1 \right) \therefore y=2x4y = - 2 x - 4 g(x)=(x32x)f(x)g \left( x \right) = \left( x ^{3} - 2 x \right) f \left( x \right)에서 g(x)=(3x22)f(x)+(x32x)f(x)g' \left( x \right) = \left( 3 x ^{2} - 2 \right) f \left( x \right) + \left( x ^{3} - 2 x \right) f' \left( x \right) f(1)=6f \left( 1 \right) = - 6, f(1)=2f' \left( 1 \right) = - 2이므로 곡선 y=g(x)y = g \left( x \right) 위의 점 (1,6)\left( 1 , 6 \right)에서의 접선 mm의 기울기는 g(1)g' \left( 1 \right)=(32)f(1)+(12)f(1)= \left( 3 - 2 \right) f \left( 1 \right) + \left( 1 - 2 \right) f' \left( 1 \right) =f(1)f(1)= f \left( 1 \right) - f' \left( 1 \right)=6(2)= - 6 - \left( - 2 \right)=4= - 4 직선 mm의 방정식은 y6=4(x1)y - 6 = - 4 \left( x - 1 \right) \therefore y=4x+10y = - 4 x + 10 두 직선 ll, mmyy축으로 둘러싸인 도형은 yy축 위의 두 점 (0,10)\left( 0 , 10 \right), (0,4)\left( 0 , - 4 \right)를 잇는 선분을 밑변으로 하고, 두 직선의 교점을 꼭짓점으로 하는 삼각형이다. 두 직선 ll, mm의 교점의 xx좌표는 2x4=4x+10- 2 x - 4 = - 4 x + 10에서 2x=142 x = 14 \therefore x=7x = 7 따라서 구하는 도형의 넓이는 12×{10(4)}×7=49\displaystyle \frac{1}{2} \times \left\{ 10 - \left( - 4 \right) \right\} \times 7 = 49

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