미적분Ⅰ미분계수와 도함수수능 기출기본 문제 (3점 중반)

구간별 함수의 미분가능

문제

함수 f(x)={ax2+bx+1(x<1)3bx1(x1)\displaystyle f \left( x \right) = {\begin{cases} ax ^{2} + bx + 1 & & \left( x < 1 \right) \\ - 3 bx - 1 & & \left( x \geq 1 \right) \end{cases}} 이 실수 전체의 집합에서 미분가능할 때, a+ba + b의 값은? (단, aa, bb는 상수이다.) [3점] 3\mathrm{-} 31\mathrm{-} 11\mathrm{1}3\mathrm{3}5\mathrm{5}

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해설

[출제의도] 미분계수 이해하기 함수 f(x)f ( x )가 실수 전체의 집합에서 미분가능하므로 함수 f(x)f ( x )x=1x = 1에서 미분가능하다. 그러므로 함수 f(x)f ( x )x=1x = 1에서 연속이다. limx1f(x)=limx1+f(x)=f(1)\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow 1 -} {} f \left( x \right) = \lim\limits _{x \rightarrow 1 +} {} f \left( x \right) = f \left( 1 \right)에서 a+b+1=3b1a + b + 1 = - 3 b - 1 limx1f(x)f(1)x1\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow 1 -} {} \frac{f \left( x \right) - f \left( 1 \right)}{x - 1}=limx1(ax2+bx+1)(3b1)x1\displaystyle = \lim\limits _{x \rightarrow 1 -} {} \frac{\left( ax ^{2} + bx + 1 \right) - \left( - 3 b - 1 \right)}{x - 1} =limx1ax2+bx+3b+2x1\displaystyle = \lim\limits _{x \rightarrow 1 -} {} \frac{ax ^{2} + bx + 3 b + 2}{x - 1} =limx1(4b2)x2+bx+3b+2x1\displaystyle = \lim\limits _{x \rightarrow 1 -} {} \frac{\left( - 4 b - 2 \right) x ^{2} + bx + 3 b + 2}{x - 1} =limx1(x1){(4b2)x3b2x1\displaystyle = \lim\limits _{x \rightarrow 1 -} {} \frac{\left( x - 1 \right) \left\{ \left( - 4 b - 2 \right) x - 3 b - 2 \right. x - 1}{} =7b4= - 7 b - 4 limx1+f(x)f(1)x1\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow 1 +} \frac{f ( x ) - f ( 1 )}{x - 1}=limx1+(3bx1)(3b1)x1\displaystyle = \lim\limits _{x \rightarrow 1 +} \frac{( - 3 b x - 1 ) - ( - 3 b - 1 )}{x - 1} =limx1+3b(x1)x1=3b\displaystyle = \lim\limits _{x \rightarrow 1 +} {} \frac{- 3 b \left( x - 1 \right)}{x - 1} = - 3 b 함수 f(x)f ( x )x=1x = 1에서 미분가능하므로 7b4=3b- 7 b - 4 = - 3 b에서 b=1b = - 1, a=2a = 2 따라서 a+b=1a + b = 1

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