미적분Ⅰ부정적분과 정적분수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

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문제

함수 f(x)={1(x<1)x+2(x1)\displaystyle f ( x ) = {\begin{cases} - 1 & ( x < 1 ) \\ - x + 2 & ( x \geq 1 ) \end{cases}} 에 대하여 함수 g(x)g ( x )g(x)=1x(t1)f(t)dt\displaystyle g ( x ) = \int _{-1} ^{x} {( t - 1 ) f ( t ) dt} 라 하자. <보기>에서 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? [4점]

<보 기>
ㄱ. g(x)g ( x )는 구간 (1,2)( 1 , 2 )에서 증가한다. ㄴ. g(x)g ( x )x=1x = 1에서 미분가능하다. ㄷ. 방정식 g(x)=kg ( x ) = k가 서로 다른 세 실근을 갖도록 하는 실수 kk가 존재한다.

ㄱ, ㄴㄱ, ㄷㄱ, ㄴ, ㄷ

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해설

(ⅰ) x<1x < 1일 때, g(x)=1x(t1)f(t)dt\displaystyle g ( x ) = \int _{- 1} ^{x} {( t - 1 ) f ( t ) dt} =1x(t1)(1)dt\displaystyle = \int _{- 1} ^{x} {( t - 1 ) ( - 1 ) dt} =[t22+t]1x\displaystyle = \left[ - \frac{t ^{2}}{2} + t \right] _{- 1} ^{x} =x22+x+32\displaystyle = - \frac{x ^{2}}{2} + x + \frac{3}{2} (ⅱ) x1x \geq 1일 때, g(x)=1x(t1)f(t)dt\displaystyle g ( x ) = \int _{- 1} ^{x} {( t - 1 ) f ( t ) dt} =11(t1)(1)dt+1x(t1)(t+2)dt\displaystyle = \int _{- 1} ^{1} {( t - 1 ) ( - 1 ) dt} + \int _{1} ^{x} {( t - 1 ) ( - t + 2 ) dt} =[t22+t]11+[t33+32t22t]1x\displaystyle = \left[ - \frac{t ^{2}}{2} + t \right] _{- 1} ^{1} + \left[ - \frac{t ^{3}}{3} + \frac{3}{2} t ^{2} - 2 t \right] _{1} ^{x} =x33+32x22x+176\displaystyle = - \frac{x ^{3}}{3} + \frac{3}{2} x ^{2} - 2 x + \frac{17}{6} ㄱ. 구간 (1,2)( 1 , 2 )에서 g(x)=x2+3x2=(x1)(x2)g' ( x ) = - x ^{2} + 3 x - 2 = - ( x - 1 ) ( x - 2 )에서 g(x)>0g' ( x ) > 0이므로 g(x)g ( x )는 증가한다. <참> ㄴ. limx1+0g(x)g(1)x1=0\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow 1 + 0} {\frac{g ( x ) - g ( 1 )}{x - 1}} = 0, limx10g(x)g(1)x1=0\displaystyle \lim\limits _{x \rightarrow 1 - 0} {\frac{g ( x ) - g ( 1 )}{x - 1}} = 0 이므로 x=1x = 1에서 미분가능하다. <참> ㄷ. x<1x < 1일 때, g(x)=x+1g' ( x ) = - x + 1 x>1x > 1일 때, g(x)=(x1)(x2)g' ( x ) = - ( x - 1 ) ( x - 2 ) 이므로 y=g(x)y = g ( x )의 그래프는 아래 그림과 같다. 따라서 방정식 g(x)=kg ( x ) = k이 서로 다른 세 실근을 갖도록 하는 kk가 존재하지 않는다.<거짓>

y=g(x)y = g ( x )

32\displaystyle \frac{3}{2} 176\displaystyle \frac{17}{6}

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