미적분Ⅱ정적분의 활용수능 기출기본 문제 (3점 중반)

정사각형 단면 입체

문제

그림과 같이 곡선 y=(5x)lnx(2x4)\displaystyle y = \sqrt{\left( 5 - x \right) \ln x} \left( 2 \leq x \leq 4 \right)xx축 및 두 직선 x=2x = 2, x=4x = 4로 둘러싸인 부분을 밑면으로 하는 입체도형이 있다. 이 입체도형을 xx축에 수직인 평면으로 자른 단면이 모두 정사각형일 때, 이 입체도형의 부피는? [3점]

14ln2714 \ln 2 - 714ln2614 \ln 2 - 616ln2716 \ln 2 - 716ln2616 \ln 2 - 616ln2516 \ln 2 - 5

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해설

xx좌표가 t(2t4)t \left( 2 \leq t \leq 4 \right)인 점을 지나고 xx축에 수직인 평면으로 입체도형을 자른 단면의 넓이를 S(t)S \left( t \right)라 하면 S(t)=((5t)lnt)2=(5t)lnt\displaystyle S \left( t \right) = \left( \sqrt{\left( 5 - t \right) \ln t} \right) ^{2} = \left( 5 - t \right) \ln t 따라서 구하는 부피는 24S(t)dt\displaystyle \int _{2} ^{4} {} S \left( t \right) dt =24lnt×(5t)dt\displaystyle = \int _{2} ^{4} {} \ln t \times \left( 5 - t \right) dt =[lnt×(5t12t2)]2424(512t)dt\displaystyle = \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} \ln t \times \left( 5 t - \frac{1}{2} t ^{2} \right) \end{array} \right] _{2} ^{4} - \int _{2} ^{4} {} \left( 5 - \frac{1}{2} t \right) dt =(12ln48ln2)[5t14t2]24\displaystyle = \left( 12 \ln 4 - 8 \ln 2 \right) - \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} 5 t - \frac{1}{4} t ^{2} \end{array} \right] _{2} ^{4} =16ln27= 16 \ln 2 - 7

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