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

절댓값 최댓값 함수의 정적분

문제

삼차함수 f(x)=x33x1f ( x ) = x ^{3} - 3 x - 1이 있다. 실수 t(t1)t ( t \geq - 1 )에 대하여 1xt- 1 \leq x \leq t에서 f(x)| f ( x ) |의 최댓값을 g(t)g ( t )라고 하자. 11g(t)dt=qp\displaystyle \int _{- 1} ^{1} {} g ( t ) dt = \frac{q}{p}일 때, p+qp + q의 값을 구하시오. (단, pp, qq는 서로소인 자연수이다.) [4점]

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해설

f(x)=x33x1f ( x ) = x ^{3} - 3 x - 1에서 f(x)=3x23f' ( x ) = 3 x ^{2} - 3 f(x)=0f' ( x ) = 0에서 x=±1x = \pm 1 f(1)=1f ( - 1 ) = 1, f(1)=3f ( 1 ) = - 3이므로 y=f(x)y = | f ( x ) |의 그래프는 그림과 같다. g(t)={1(1t0)f(t)(0t1)\displaystyle \therefore g ( t ) = {\begin{cases} 1 ( - 1 \leq t \leq 0 ) \\ - f ( t ) ( 0 \leq t \leq 1 ) \end{cases}} 11g(t)dt=101dt+01f(t)dt\displaystyle \therefore \int _{- 1} ^{1} {} g ( t ) dt = \int _{- 1} ^{0} {} 1 dt + \int _{0} ^{1} {} - f ( t ) dt =[t]10+01(t3+3t+1)dt\displaystyle = \left[ t \left] {}_{-1} ^{0} + \int _{0} ^{1} ( - t ^{3} + 3 t + 1 ) dt \right. \right. =(1)+[14t4+32t2+t]01\displaystyle = - ( - 1 ) + \left[ - \frac{1}{4} t ^{4} + \frac{3}{2} t ^{2} + t \right] _{0} ^{1} =1+(14+32+1)=134\displaystyle = 1 + \left( - \frac{1}{4} + \frac{3}{2} + 1 \right) = \frac{13}{4} p+q=4+13=17\therefore p + q = 4 + 13 = 17

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