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

정적분으로 정의된 함수의 극값

문제

실수 aa에 대하여 함수 f(x)f \left( x \right)f(x)={3x2+3x+a(x<0)3x+a(x0)\displaystyle f \left( x \right) = {\begin{cases} 3 x ^{2} + 3 x + a & & \left( x < 0 \right) \\ 3 x + a & & \left( x \geq 0 \right) \end{cases}} 이다. 함수 g(x)=4xf(t)dt\displaystyle g \left( x \right) = \int _{- 4} ^{x} {} f \left( t \right) dtx=2x = 2에서 극솟값을 가질 때, 함수 g(x)g \left( x \right)의 극댓값은? [4점] 18\mathrm{18}20\mathrm{20}22\mathrm{22}24\mathrm{24}26\mathrm{26}

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해설

g(x)=4xf(t)dt\displaystyle g \left( x \right) = \int _{- 4} ^{x} {} f \left( t \right) dt의 양변을 xx에 대하여 미분하면 g(x)g' ( x )=f(x)= f \left( x \right)이므로 g(x)={3x2+3x+a(x<0)3x+a(x0)\displaystyle g' \left( x \right) = {\begin{cases} 3 x ^{2} + 3 x + a & & \left( x < 0 \right) \\ 3 x + a & & \left( x \geq 0 \right) \end{cases}} 함수 g(x)g \left( x \right)x=2x = 2에서 극솟값을 가지므로 g(2)=6+a=0g' \left( 2 \right) = 6 + a = 0에서 a=6a = - 6이다. g(x)={3(x+2)(x1)(x<0)3(x2)(x0)\displaystyle g' \left( x \right) = {\begin{cases} 3 \left( x + 2 \right) \left( x - 1 \right) & & \left( x < 0 \right) \\ 3 \left( x - 2 \right) & & \left( x \geq 0 \right) \end{cases}} g(x)g \left( x \right)의 증가와 감소를 표로 나타내면 다음과 같다.

xx\cdots2\mathrm{-} 2\cdots2\mathrm{2}\cdots
g(x)g' \left( x \right)++0\mathrm{0}-0\mathrm{0}++
g(x)g \left( x \right)\nearrow극대\searrow극소\nearrow

따라서 함수 g(x)g \left( x \right)의 극댓값은 g(2)g \left( - 2 \right)=42(3t2+3t6)dt\displaystyle = \int _{- 4} ^{- 2} {} \left( 3 t ^{2} + 3 t - 6 \right) dt=[t3+32t26t]42\displaystyle = \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} \begin{matrix} \\ \end{matrix} \begin{matrix} \\ \end{matrix} \begin{matrix} \\ \end{matrix} t ^{3} + \frac{3}{2} t ^{2} - 6 t \end{array} \right] _{- 4} ^{- 2}=26= 26

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