양수 t에 대하여 함수 f(x)를
f(x)=∫3tx(s2−4ts+3t2)ds
라 할 때, 닫힌 구간 [0,2]에서 함수 f(x)의 최댓값을 g(t)라 하자. <보기>에서 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? [4점]
< 보 기 >
ㄱ. f′(x)=(x−t)(x−3t)
ㄴ. t>2일 때, g(t)=32(3t−2)2이다.
ㄷ. t>0에서 정의된 함수 g(t)는 t=21에서만 미분가능하지 않다.
①ㄱ②ㄷ③ㄱ, ㄴ④ㄴ, ㄷ⑤ㄱ, ㄴ, ㄷ
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⑤
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해설
ㄱ. f′(x)=x2−4tx+3t2=(x−t)(x−3t) (참)
ㄴ. f(x)=∫3tx(s2−4ts+3t2)ds=[31s3−2ts2+3t2s]3tx=31x3−2tx2+3t2x=31x(x−3t)2f′(t)=0, f(t)=34t3이므로
f(x)−34t3=31x(x2−6tx+9t2)−34t3=31(x−t)2(x−4t)f(t)=f(4t)=34t3
ⅰ) t>2일 때
34t3y=f(x)
함수 f(x)는 x=2에서 최댓값을 가지므로
g(t)=f(2)=32(3t−2)2
ⅱ) t≤2<4t 즉, 21<t≤2일 때
34t3y=f(x)
함수 f(x)는 x=t에서 최댓값을 가지므로
g(t)=f(t)=34t3
ⅲ) 4t≤2 즉, 0<t≤21일 때
34t3y=f(x)
함수 f(x)는 x=2에서 최댓값을 가지므로
g(t)=f(2)=32(3t−2)2
ⅰ), ⅱ), ⅲ)에 의하여
t>2일 때, g(t)=32(3t−2)2 (참)
ㄷ. 함수
g(t)=
⎩⎨⎧
32(3t−2)2
(0<t≤21)
34t3
(21<t≤2)
32(3t−2)2
(t>2)
의 미분가능성을 조사하면
ⅰ) t=21일 때,
t→21−limt−21g(t)−g(21)=t→21−limt−2132(3t−2)2−61=t→21−lim2t−1(2t−1)(6t−5)=−2t→21+limt−21g(t)−g(21)=t→21+limt−2134t3−61=t→21+lim3(2t−1)(2t−1)(4t2+2t+1)=1
따라서 t=21에서 미분가능하지 않다.
ⅱ) t=2일 때,
t→2−limt−2g(t)−g(2)=t→2−limt−234t3−332=t→2−limt−234(t3−8)=t→2−lim34(t2+2t+4)=16t→2+limt−2g(t)−g(2)=t→2+limt−232(3t−2)2−332=t→2+limt−22(t−2)(3t+2)=16
따라서 t=2에서 미분가능하다.
ⅰ), ⅱ)에 의하여 t>0에서 함수 g(t)는 t=21에서만 미분가능하지 않다. (참)
따라서 옳은 것은 ㄱ, ㄴ, ㄷ