미적분Ⅱ도함수의 활용수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

적분 함수 보기 판단

문제

함수 f(x)=ex0xsin(t2)dt\displaystyle f \left( x \right) = e ^{- x} \int _{0} ^{x} {\sin \left( t ^{2} \right)} dt에 대하여 <보기>에서 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? [4점] [보기] ㄱ. f(π)>0\displaystyle f \left( \sqrt{\pi} \right) > 0 ㄴ. f(a)>0f' \left( a \right) > 0을 만족시키는 aa가 열린구간 (0,π)\displaystyle \left( 0 , \sqrt{\pi} \right)에 적어도 하나 존재한다. ㄷ. f(b)=0f' \left( b \right) = 0을 만족시키는 bb가 열린구간 (0,π)\displaystyle \left( 0 , \sqrt{\pi} \right)에 적어도 하나 존재한다.

ㄱ, ㄴㄴ, ㄷㄱ, ㄴ, ㄷ

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해설

[출제의도] 정적분으로 정의된 함수에 대하여 평균값의 정리와 사잇값의 정리를 활용하여 주어진 명제의 참, 거짓을 판별할 수 있는가? ㄱ. 0<x<π\displaystyle 0 < x < \sqrt{\pi}에서 ex>0e ^{-x} > 0, sin(x2)0\sin ( x ^{2} ) \geq 0이고 sin0=sinπ=0\sin 0 = \sin \pi = 0이므로 f(π)=eπ0πsin(t2)dt>0\displaystyle f ( \sqrt{\pi} ) = e ^{-\pi} \int _{0} ^{\sqrt{\pi}} \sin ( t ^{2} ) dt > 0 (참) ㄴ. f(x)=ex0xsin(t2)dt+exsin(x2)\displaystyle f' ( x ) = - e ^{-x} \int _{0} ^{x} \sin ( t ^{2} ) dt + e ^{-x} \sin ( x ^{2} ) f(0)=e000sin(t2)dt+e0sin02=0\displaystyle f' ( 0 ) = - e ^{-0} \int _{0} ^{0} \sin ( t ^{2} ) dt + e ^{-0} \sin 0 ^{2} = 0 f(π)=eπ0πsin(t2)dt+eπsin(π2)\displaystyle f' ( \sqrt{\pi} ) = - e ^{-} \sqrt{\pi} \int _{0} ^{\sqrt{\pi}} \sin ( t ^{2} ) dt + e ^{- \sqrt{\pi}} \sin ( \sqrt{\pi ^{2}} ) =f(π)<0\displaystyle = - f ( \sqrt{\pi} ) < 0 함수 f(x)f ( x )가 닫힌 구간 [0,π]\displaystyle [ 0 , \sqrt{\pi} ]에서 연속이고, 열린 구간 (0,π)\displaystyle ( 0 , \sqrt{\pi} )에서 미분가능하므로 평균값 정리에 의하여 f(a)=f(π)f(0)π0>0\displaystyle f' ( a ) = \frac{f ( \sqrt{\pi} ) - f ( 0 )}{\sqrt{\pi} - 0} > 0 를 만족시키는 aa가 열린구간 (0,π)\displaystyle ( 0 , \sqrt{\pi} )에서 적어도 하나 존재한다. (참) ㄷ. ㄴ을 만족시키는 aa(0<a<π\displaystyle 0 < a < \sqrt{\pi})에 대하여 함수 f(x)f ( x )가 닫힌 구간 [a,π]\displaystyle [ a , \sqrt{\pi} ]에서 연속이고 f(a)>0,f(π)<0\displaystyle f' ( a ) > 0 , f' ( \sqrt{\pi} ) < 0이므로 사잇값 정리에 의해 f(b)=0f' ( b ) = 0이 되는 bb가 열린구간 (0,π)\displaystyle ( 0 , \sqrt{\pi} )에서 적어도 하나 존재한다. (참) 그러므로 옳은 것은 ㄱ,ㄴ,ㄷ이다.

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