미적분Ⅰ함수의 연속수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

극한으로 정의된 함수 연속

문제

양의 실수 전체의 집합에서 정의된 함수 f(x)=limnaxn+2+7x3xn+2\displaystyle f \left( x \right) = \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {\frac{ax ^{n + 2} + 7 x}{3 x ^{n} + 2}}x=1x = 1에서 연속일 때, 20a20 a의 값을 구하시오. (단, aa는 상수이다.) [4점]

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210

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해설

f(x)=limnaxn+2+7x3xn+2\displaystyle f \left( x \right) = \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {\frac{ax ^{n + 2} + 7 x}{3 x ^{n} + 2}} (ⅰ) 0<x<10 < x < 1일 때 limnxn=0\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {x ^{n} = 0}이므로 f(x)=72x\displaystyle f \left( x \right) = \frac{7}{2} x (ⅱ) x=1x = 1일 때 limnxn=1\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {x ^{n}} = 1이므로 f(1)=a+75\displaystyle f \left( 1 \right) = \frac{a + 7}{5} (ⅲ) x>1x > 1일 때 limnxn=\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {x ^{n} = \infty}이므로 f(x)f \left( x \right)=limnaxn+2+7x3xn+2=limnax2+7xn13+2xn\displaystyle = \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {\frac{ax ^{n + 2} + 7 x}{3 x ^{n} + 2}} = \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {\frac{ax ^{2} + \frac{7}{x ^{n - 1}}}{3 + \frac{2}{x ^{n}}}} =a3x2\displaystyle = \frac{a}{3} x ^{2} (ⅰ), (ⅱ), (ⅲ)에 의해 f(x)={72x(0<x<1)a+75(x=1)a3x2(x>1)\displaystyle f \left( x \right) = {\begin{cases} \frac{7}{2} x _{{} _{}} & \left( 0 < x < 1 \right) _{{} _{}} \\ \frac{a + 7}{5 _{{} _{}} ^{{} ^{}}} & \left( x = 1 \right) _{{} _{}} ^{{} _{{}_{}} ^{}} \\ \frac{a}{3} x ^{2 ^{{} ^{}}} & \left( x > 1 \right) ^{{} ^{}} \end{cases}} 함수 f(x)f \left( x \right)x=1x = 1에서 연속이므로 limx172x=limx1+a3x2=f(1)\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow 1 -} {\frac{7}{2} x} = \lim\limits _{x \rightarrow 1 +} {\frac{a}{3} x ^{2} = f \left( 1 \right)} 72=a3=a+75\displaystyle \frac{7}{2} = \frac{a}{3} = \frac{a + 7}{5}, a=212\displaystyle a = \frac{21}{2} \therefore 20a=21020 a = 210

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