미적분Ⅰ도함수의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

곡선 위의 점과 거리 제곱의 합

문제

두 점 O(0,0)\mathrm{O} ( 0 , 0 ), A(3,0)\mathrm{A} ( 3 , 0 )에 대하여 점 P\mathrm{P}가 곡선 y=2x2y = 2 x ^{2} 위를 움직일 때, OP2+AP2\displaystyle \mathrm{\overline{OP}} ^{2} + \overline{AP} ^{2}의 최솟값은? [4점] 7152\displaystyle \frac{15}{2}8172\displaystyle \frac{17}{2}9

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해설

OA\mathrm{OA}의 중점을 M이라고 하면 M(32,0)\displaystyle \mathrm{M} \left( \frac{3}{2} , 0 \right), OP2+OA2=2(OM2+PM2)\displaystyle \mathrm{\overline{OP}} ^{2} + \overline{OA} ^{2} = 2 ( \overline{OM} ^{2} + \overline{PM} ^{2} ), OM2=94\displaystyle \mathrm{\overline{OM}} ^{2} = \frac{9}{4} PM2=\displaystyle \mathrm{\overline{PM}} ^{2} =(x32)2+y2\displaystyle \left( x - \frac{3}{2} \right) ^{2} + y ^{2}=x23x+94+4x4\displaystyle = x ^{2} - 3 x + \frac{9}{4} + 4 x ^{4}=f(x)= f ( x ) f(x)=16x3+2x3f' ( x ) = 16 x ^{3} + 2 x - 3(2x1)(8x2+4x+3)( 2 x - 1 ) ( 8 x ^{2} + 4 x + 3 ) 따라서 x=12\displaystyle x = \frac{1}{2}일 때 f(x)f ( x )는 최솟값(극솟값)인데, y=2x2y = 2 x ^{2}에서 이때 y=12\displaystyle y = \frac{1}{2}이므로 최솟값은 1+14=54\displaystyle 1 + \frac{1}{4} = \frac{5}{4}이다. 그러므로 구하려는 최솟값은 2(94+54)=7\displaystyle 2 \left( \frac{9}{4} + \frac{5}{4} \right) = 7이다.

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