미적분Ⅰ도함수의 활용수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

교점 개수 함수 불연속

문제

양수 aa에 대하여 함수 f(x)f ( x )f(x)={x(x+a)2(x<0)x(xa)2(x0)\displaystyle f ( x ) = \begin{cases} x ( x + a ) ^{2} & ( x < 0 ) \mathit{^{\mathit{^{}}}} \mathit{_{\mathit{_{}}}} \\ \mathit{^{\mathit{^{}}}} \mathit{_{\mathit{_{}}}} x ( x - a ) ^{2} & ( x \geq 0 ) \end{cases} 이다. 실수 tt에 대하여 곡선 y=f(x)y = f ( x )와 직선 y=4x+ty = 4 x + t의 서로 다른 교점의 개수를 g(t)g ( t )라 할 때, 함수 g(t)g ( t )가 다음 조건을 만족시킨다.

(가) 함수 g(t)g ( t )의 최댓값은 55이다. (나) 함수 g(t)g ( t )t=αt = \alpha에서 불연속인 α\alpha의 개수는 22이다.

f(0)f' ( 0 )의 값을 구하시오. [4점]

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36

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해설

y=f(x)y = f ( x )의 그래프가 그림과 같아야 한다.

x>0x > 0일 때, f(x)=3x24ax+a2f' ( x ) = 3 x ^{2} - 4 ax + a ^{2}=4= 4인 점을 x=bx = b, cc (b<cb < c)라 하면 b+c=4a3\displaystyle b + c = \frac{4 a}{3}, bc=a243\displaystyle bc = \frac{a ^{2} - 4}{3} c(ca)2+b(b+a)2c+b=4\displaystyle \frac{c ( c - a ) ^{2} + b ( - b + a ) ^{2}}{c + b} = 4 이것을 풀면 c2+b2=(c+b)22bcc ^{2} + b ^{2} = ( c + b ) ^{2} - 2 bc=109a2+83\displaystyle = \frac{10}{9} a ^{2} + \frac{8}{3} c3+b3=(c+b)33bc(b+c)c ^{3} + b ^{3} = ( c + b ) ^{3} - 3 bc ( b + c )=2827a3+163a\displaystyle = \frac{28}{27} a ^{3} + \frac{16}{3} a c3+b32a(c2+b2)+a2(c+b)=4(c+b)c ^{3} + b ^{3} - 2 a ( c ^{2} + b ^{2} ) + a ^{2} ( c + b ) = 4 ( c + b ) 즉, (2827a3+163a)\displaystyle \left( \frac{28}{27} a ^{3} + \frac{16}{3} a \right)2a- 2 a(109a2+83)\displaystyle \left( \frac{10}{9} a ^{2} + \frac{8}{3} \right)+43a3\displaystyle + \frac{4}{3} a ^{3}=163a\displaystyle = \frac{16}{3} a \therefore f(0)=f' ( 0 ) =a2=36a ^{2} = 36

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