미적분Ⅰ부정적분과 정적분수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

절댓값 함수의 정적분으로 정의된 함수의 최솟값

문제

함수 f(x)={2(x2)(x<2)4(x2)(x2)\displaystyle f \left( x \right) = {\begin{cases} 2 \left( x - 2 \right) & & \left( x < 2 \right) \\ 4 \left( x - 2 \right) & & \left( x \geq 2 \right) \end{cases}} 와 실수 tt에 대하여 함수 g(t)g \left( t \right)g(t)=t1t+2f(x)dx\displaystyle g \left( t \right) = \int _{t - 1} ^{t + 2} {} \left| f \left( x \right) \right| dx 라 하자. g(t)g \left( t \right)t=at = a에서 최솟값 bb를 가질 때, a+ba + b의 값은? [4점] 6\mathrm{6}7\mathrm{7}8\mathrm{8}9\mathrm{9}10\mathrm{10}

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해설

f(x)={2(x2)(x<2)4(x2)(x2)\displaystyle f \left( x \right) = {\begin{cases} 2 \left( x - 2 \right) & & \left( x < 2 \right) \\ 4 \left( x - 2 \right) & & \left( x \geq 2 \right) \end{cases}}에서 f(x)={2x+4(x<2)4x8(x2)\displaystyle \left| f \left( x \right) \right| = {\begin{cases} - 2 x + 4 & & \left( x < 2 \right) \\ 4 x - 8 & & \left( x \geq 2 \right) \end{cases}}이고 g(t)=t1t+2f(x)dx\displaystyle g \left( t \right) = \int _{t - 1} ^{t + 2} {} \left| f \left( x \right) \right| dx를 실수 tt의 값의 범위에 따라 구간을 나누어 보면 다음과 같다. (ⅰ) t<0t < 0일 때 g(t)g \left( t \right)=t1t+2(2x+4)dx\displaystyle = \int _{t - 1} ^{t + 2} {} \left( - 2 x + 4 \right) dx=[4xx2]t1t+2\displaystyle = \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} 4 x - x ^{2} \end{array} \right] _{t - 1} ^{t + 2}=6t+9= - 6 t + 9 (ⅱ) 0t<30 \leq t < 3일 때 g(t)g \left( t \right)=t12(2x+4)dx+2t+2(4x8)dx\displaystyle = \int _{t - 1} ^{2} {} \left( - 2 x + 4 \right) dx + \int _{2} ^{t + 2} {} \left( 4 x - 8 \right) dx =[4xx2]t12+[2x28x]2t+2\displaystyle = \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} 4 x - x ^{2} \end{array} \right] _{t - 1} ^{2} + \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} 2 x ^{2} - 8 x \end{array} \right] _{2} ^{t + 2}=3t26t+9= 3 t ^{2} - 6 t + 9 =3(t1)2+6= 3 \left( t - 1 \right) ^{2} + 6 (ⅲ) t3t \geq 3일 때 g(t)g \left( t \right)=t1t+2(4x8)dx\displaystyle = \int _{t - 1} ^{t + 2} {} \left( 4 x - 8 \right) dx=[2x28x]t1t+2\displaystyle = \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} 2 x ^{2} - 8 x \end{array} \right] _{t - 1} ^{t + 2}=12t18= 12 t - 18 이상에서 함수 y=g(x)y = g \left( x \right)의 그래프의 개형을 나타내면 그림과 같다.

따라서 함수 g(t)g \left( t \right)t=1t = 1에서 최솟값 66을 가지므로 a=1a = 1, b=6b = 6에서 a+b=7a + b = 7

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