미적분Ⅱ정적분의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

정삼각형 단면 부피

문제

그림과 같이 곡선 y=3x+2x\displaystyle y = 3 x + \frac{2}{x}(x>0)( x > 0 )xx축 및 직선 x=1x = 1, 직선 x=2x = 2로 둘러싸인 도형을 밑면으로 하는 입체도형이 있다. 이 입체도형을 xx축에 수직인 평면으로 자른 단면이 모두 정삼각형일 때, 이 입체도형의 부피는? [4점]

3534\displaystyle \frac{35 \sqrt{3}}{4}3734\displaystyle \frac{37 \sqrt{3}}{4}3934\displaystyle \frac{39 \sqrt{3}}{4}4134\displaystyle \frac{41 \sqrt{3}}{4}4334\displaystyle \frac{43 \sqrt{3}}{4}

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해설

[출제의도] 정적분을 활용하여 문제해결하기 직선 x=t(1t2)x = t ( 1 \leq t \leq 2 )를 포함하고 xx축에 수직인 평면으로 자른 단면의 넓이를 S(t)S ( t )라 하면 S(t)=34(3t+2t)2=34(9t2+12+4t2)\displaystyle S ( t ) = \frac{\sqrt{3}}{4} \left( 3 t + \frac{2}{t} \right) ^{2} = \frac{\sqrt{3}}{4} \left( 9 t ^{2} + 12 + \frac{4}{t ^{2}} \right) 따라서 구하는 부피 VVVV=12S(t)dt\displaystyle = \int _{1} ^{2} {\begin{aligned} S ( t ) dt \end{aligned}}=1234(9t2+12+4t2)dt\displaystyle = \int _{1} ^{2} {\frac{\sqrt{3}}{4} \left( 9 t ^{2} + 12 + \frac{4}{t ^{2}} \right) dt}=34[3t3+12t4t]12=3534\displaystyle = \frac{\sqrt{3}}{4} \left[ 3 t ^{3} + 12 t - \frac{4}{t} \right] _{1} ^{2} = \frac{35 \sqrt{3}}{4}

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