미적분Ⅰ함수의 극한수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

교점 거리 차의 극한

문제

실수 t(t>1)t \left( t > 1 \right)에 대하여 곡선 y=2tx\displaystyle y = \frac{2 t}{x}와 직선 y=1tx+3\displaystyle y = - \frac{1}{t} x + 3이 만나는 두 점을 A{\mathrm{A}}, B{\mathrm{B}}라 하자. limt1+OBOAt1=k\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow 1 +} \frac{\overline{{\mathrm{OB}}} - \overline{{\mathrm{OA}}}}{t - 1} = k라 할 때, 30×k230 \times k ^{2}의 값을 구하시오. (단, O\mathrm{O}는 원점이고, 점 B\mathrm{B}xx좌표는 점 A\mathrm{A}xx좌표보다 크다.) [4점]

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54

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해설

2tx=1tx+3\displaystyle \frac{2 t}{x} = - \frac{1}{t} x + 3에서 2t2=x2+3tx2 t ^{2} = - x ^{2} + 3 t x x23tx+2t2=0x ^{2} - 3 t x + 2 t ^{2} = 0, (xt)(x2t)=0\left( x - t \right) \left( x - 2 t \right) = 0 그러므로 두 점 A{\mathrm{A}}, B{\mathrm{B}}의 좌표는 A(t,2){\mathrm{A}} \mathit{\left( t , 2 \right)}, B(2t,1){\mathrm{B}} \mathit{\left( 2 t , 1 \right)} OA=t2+4\displaystyle \overline{{\mathrm{OA}}} = \sqrt{t ^{2} + 4}, OB=4t2+1\displaystyle \overline{{\mathrm{OB}}} = \sqrt{4 t ^{2} + 1} limt1+OBOAt1\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow 1 +} \frac{\overline{{\mathrm{OB}}} - \overline{{\mathrm{OA}}}}{t - 1} =limt1+4t2+1t2+4t1\displaystyle = \lim\limits _{t \rightarrow 1 +} \frac{\sqrt{4 t ^{2} + 1} - \sqrt{t ^{2} + 4}}{t - 1} =limt1+(4t2+1t2+4)(4t2+1+t2+4)(t1)(4t2+1+t2+4)\displaystyle = \lim\limits _{t \rightarrow 1 +} \frac{\left( \sqrt{4 t ^{2} + 1} - \sqrt{t ^{2} + 4} \right) \left( \sqrt{4 t ^{2} + 1} + \sqrt{t ^{2} + 4} \right)}{\left( t - 1 \right) \left( \sqrt{4 t ^{2} + 1} + \sqrt{t ^{2} + 4} \right)} =limt1+3(t21)(t1)(4t2+1+t2+4)\displaystyle = \lim\limits _{t \rightarrow 1 +} \frac{3 \left( t ^{2} - 1 \right)}{\left( t - 1 \right) \left( \sqrt{4 t ^{2} + 1} + \sqrt{t ^{2} + 4} \right)} =limt1+3(t+1)4t2+1+t2+4=355\displaystyle = \lim\limits _{t \rightarrow 1 +} \frac{3 \left( t + 1 \right)}{\sqrt{4 t ^{2} + 1} + \sqrt{t ^{2} + 4}} = \frac{3}{5} \sqrt{5} 따라서 30×k2=30×(355)2=54\displaystyle 30 \times k ^{2} = 30 \times \left( \frac{3}{5} \sqrt{5} \right) ^{2} = 54

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