미적분Ⅱ급수수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

급수로 정의된 함수 극한

문제

함수 f(x)={n=0(x4+x2)(1x2)n(x<1)0(x1)\displaystyle f ( x ) = {\begin{cases} \sum\limits _{n = 0} ^{\infty} ( x ^{4} + x ^{2} ) ( 1 - x ^{2} ) ^{n} & \left( \left| x \right| < 1 \right) \\ 0 & ( \left| x \right| \geq 1 ) \end{cases}} 에 대하여 limx1+0f(x)\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow - 1 + 0} {f \left( x \right)}의 값은? [4점] 12\displaystyle \frac{1}{2}1132\displaystyle \frac{3}{2}2252\displaystyle \frac{5}{2}

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해설

[출제의도] 함수의 극한 이해하기 x0x \ne 0 이고 1<x<1- 1 < x < 1 일 때, 0<1x2<10 < 1 - x ^{2} < 1 이므로 f(x)=n=0(x4+x2)(1x2)n\displaystyle f ( x ) = \sum\limits _{n = 0} ^{\infty} ( x ^{4} + x ^{2} ) ( 1 - x ^{2} ) ^{n}=x4+x21(1x2)=x2+1\displaystyle = \frac{x ^{4} + x ^{2}}{1 - ( 1 - x ^{2} )} = x ^{2} + 1 f(x)={x2+1(x<1,x0)0(x1,x=0)\displaystyle f \left( x \right) = {\begin{cases} x ^{2} + 1 & ( \left| x \right| < 1 , x \ne 0 ) \\ 0 & ( | x | \geq 1 , x = 0 ) \end{cases}} 따라서 limx1+0f(x)=limx1+0(x2+1)=2\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow - 1 + 0} {f \left( x \right) = \lim\limits _{x \rightarrow - 1 + 0} {\left( x ^{2} + 1 \right)} = 2}

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