미적분Ⅱ정적분의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

급수와 정적분

문제

함수 f(x)=4x2+axf ( x ) = 4 x ^{2} + ax에 대하여 limn1n2k=1nkf(k2n)=2\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {\frac{1}{n ^{2}} \sum\limits _{k = 1} ^{n} kf \left( \frac{k}{2 n} \right) = 2} 가 성립하도록 하는 상수 aa의 값은? [4점] 192\displaystyle \frac{19}{2}394\displaystyle \frac{39}{4}1010414\displaystyle \frac{41}{4}212\displaystyle \frac{21}{2}

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해설

limn1n2k=1nkf(k2n)=\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {\frac{1}{n ^{2}} \sum\limits _{k = 1} ^{n} kf \left( \frac{k}{2 n} \right) =}limn1nk=1nknf(k2n)\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {\frac{1}{n} \sum\limits _{k = 1} ^{n} \frac{k}{n} f \left( \frac{k}{2 n} \right)} =01xf(x2)dx\displaystyle = \int _{0} ^{1} x f \left( \frac{x}{2} \right) dx=01x(x2+a2x)dx\displaystyle = \int _{0} ^{1} x \left( x ^{2} + \frac{a}{2} x \right) dx =01(x3+a2x2)dx\displaystyle = \int _{0} ^{1} \left( x ^{3} + \frac{a}{2} x ^{2} \right) dx=[x44+a6x3]01\displaystyle = \left[ \frac{x ^{4}}{4} + \frac{a}{6} x ^{3} \right] _{0} ^{1} =14+a6=2\displaystyle = \frac{1}{4} + \frac{a}{6} = 2, \therefore a=212\displaystyle a = \frac{21}{2}

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