미적분Ⅱ여러 가지 적분법수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

합성 조건 정적분

문제

함수 f(x)f ( x )는 실수 전체의 집합에서 도함수가 연속이고 다음 조건을 만족시킨다.

(가) x<1x < 1일 때, f(x)=2x+4f' \left( x \right) = - 2 x + 4이다. (나) x0x \geq 0인 모든 실수 xx에 대하여 f(x2+1)=ae2x+bxf \left( x ^{2} + 1 \right) = ae ^{2 x} + bx이다. (단, aa, bb는 상수이다.)

05f(x)dx=pe4q\displaystyle \int _{0} ^{5} {} f \left( x \right) dx = pe ^{4} - q 일 때, p+qp + q의 값을 구하시오. (단, pp, qq는 유리수이다.) [4점]

정답 보기
12

자료 내려받기

아직 올라온 파일이 없습니다.

해설

조건 (가)에 의하여 x<1x < 1일 때 f(x)=x2+4x+C(f \left( x \right) = - x ^{2} + 4 x + C \left( \right.단, CC는 적분상수)) 조건 (나)에 의하여 x>0x > 0일 때 2xf(x2+1)=2ae2x+b2 xf' \left( x ^{2} + 1 \right) = 2 ae ^{2 x} + b f(x2+1)=2ae2x+b2x\displaystyle f' \left( x ^{2} + 1 \right) = \frac{2 ae ^{2 x} + b}{2 x} f(1)=limx0+f(x2+1)=limx0+2ae2x+b2x\displaystyle f' \left( 1 \right) = \lim\limits _{x \rightarrow 0 +} {} f' \left( x ^{2} + 1 \right) = \lim\limits _{x \rightarrow 0 +} {} \frac{2 ae ^{2 x} + b}{2 x} limx0+2x=0\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow 0 +} 2 x = 0이므로 limx0+(2ae2x+b)=0\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow 0 +} {} \left( 2 ae ^{2 x} + b \right) = 0 2a+b=02 a + b = 0, b=2ab = - 2 a f(x2+1)=2ae2x+b2x=2ae2x2a2x\displaystyle f' \left( x ^{2} + 1 \right) = \frac{2 ae ^{2 x} + b}{2 x} = \frac{2 ae ^{2 x} - 2 a}{2 x} 함수 f(x)f' ( x )x=1x = 1에서 연속이므로 limx1f(x)\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow 1 -} f' ( x )=limx1+f(x)=f(1)\displaystyle = \lim\limits _{x \rightarrow 1 +} {} f' \left( x \right) = f' \left( 1 \right) limx1f(x)=2+4=2\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow 1 -} {} f' \left( x \right) = - 2 + 4 = 2 limx1+f(x)\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow 1 +} {} f' \left( x \right)=lims0+f(s2+1)\displaystyle = \lim\limits _{s \rightarrow 0 +} {} f' \left( s ^{2} + 1 \right)=lims0+2a(e2s1)2s=2a\displaystyle = \lim\limits _{s \rightarrow 0 +} {} \frac{2 a \left( e ^{2 s} - 1 \right)}{2 s} = 2 a f(1)=2f' ( 1 ) = 2 2=2a2 = 2 a, a=1a = 1, b=2b = - 2 함수 f(x)f ( x )x=1x = 1에서 연속이므로 limx1f(x)=12+4×1+C=C+3\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow 1 -} {} f \left( x \right) = - 1 ^{2} + 4 \times 1 + C = C + 3 limx1+f(x)\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow 1 +} {} f \left( x \right)=lims0+f(s2+1)\displaystyle = \lim\limits _{s \rightarrow 0 +} {} f \left( s ^{2} + 1 \right)=lims0+(e2s2s)=1\displaystyle = \lim\limits _{s \rightarrow 0 +} {} \left( e ^{2 s} - 2 s \right) = 1 f(1)=1f \left( 1 \right) = 1 C+3=1C + 3 = 1이므로 C=2C = - 2 그러므로 x<1x < 1일 때, f(x)=x2+4x2f \left( x \right) = - x ^{2} + 4 x - 2 x0x \geq 0일 때, f(x2+1)=e2x2xf \left( x ^{2} + 1 \right) = e ^{2 x} - 2 x 05f(x)dx=01f(x)dx+15f(x)dx\displaystyle \int _{0} ^{5} {} f \left( x \right) dx = \int _{0} ^{1} {} f \left( x \right) dx + \int _{1} ^{5} {} f \left( x \right) dx 01f(x)dx=01(x2+4x2)dx=13\displaystyle \int _{0} ^{1} {} f \left( x \right) dx = \int _{0} ^{1} {} \left( - x ^{2} + 4 x - 2 \right) dx = - \frac{1}{3} 15f(x)dx\displaystyle \int _{1} ^{5} {} f \left( x \right) dx에서 x=t2+1(t0)x = t ^{2} + 1 \left( t \geq 0 \right)이라 하면 dxdt=2t\displaystyle \frac{d x}{d t} = 2 t 15f(x)dx\displaystyle \int _{1} ^{5} {} f \left( x \right) dx=02f(t2+1)2tdt\displaystyle = \int _{0} ^{2} {} f \left( t ^{2} + 1 \right) 2 tdt =022t(e2t2t)dt\displaystyle = \int _{0} ^{2} {} 2 t \left( e ^{2 t} - 2 t \right) dt =02(2te2t4t2)dt\displaystyle = \int _{0} ^{2} {} \left( 2 te ^{2 t} - 4 t ^{2} \right) dt =[te2t]0202e2tdt024t2dt\displaystyle = \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} te ^{2 t} \end{array} \right] _{0} ^{2} - \int _{0} ^{2} {} e ^{2 t} dt - \int _{0} ^{2} {} 4 t ^{2} dt =[te2t12e2t43t3]02\displaystyle = \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} te ^{2 t} - \frac{1}{2} e ^{2 t} - \frac{4}{3} t ^{3} \end{array} \right] _{0} ^{2} =32e4616\displaystyle = \frac{3}{2} e ^{4} - \frac{61}{6} 05f(x)dx=(13)+(32e4616)=32e4212\displaystyle \int _{0} ^{5} {} f \left( x \right) dx = \left( - \frac{1}{3} \right) + \left( \frac{3}{2} e ^{4} - \frac{61}{6} \right) = \frac{3}{2} e ^{4} - \frac{21}{2} 에서 p=32\displaystyle p = \frac{3}{2}, q=212\displaystyle q = \frac{21}{2} 따라서 p+q=12p + q = 12

태그

비슷한 문제 더 보기

← 전체 문제 목록으로