미적분Ⅱ도함수의 활용수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

접선 x절편 차 극값

문제

양의 실수 tt에 대하여 곡선 y=lnxy = \ln x 위의 두 점 P(t,lnt)\mathrm{P} ( \mathit{t} , \ln t ), Q(2t,ln2t)\mathrm{Q} ( \mathit{2} t , \ln 2 t )에서의 접선이 xx축과 만나는 점을 각각 R(r(t),0)\mathrm{R} \left( \mathit{r} \left( t \right) , 0 \right), S(s(t),0)\mathrm{S} \left( \mathit{s} \left( t \right) , 0 \right)이라 하자. 함수 f(t)f \left( t \right)f(t)=r(t)s(t)f \left( t \right) = r \left( t \right) - s \left( t \right)라 할 때, 함수 f(t)f \left( t \right)의 극솟값은? [4점] 12\displaystyle - \frac{1}{2}13\displaystyle - \frac{1}{3}14\displaystyle - \frac{1}{4}15\displaystyle - \frac{1}{5}16\displaystyle - \frac{1}{6}

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해설

[출제의도] 로그함수의 접선을 활용하여 문제해결하기 y=lnxy = \ln xxx에 대하여 미분하면 y=1x\displaystyle y' = \frac{1}{x}P(t,lnt)\mathrm{P} \left( \mathit{t} , \ln t \right)에서의 접선의 방정식은 ylnt=1t(xt)\displaystyle y - \ln t = \frac{1}{t} \left( x - t \right) \therefore r(t)=ttlntr \left( t \right) = t - t \ln tQ(2t,ln2t)\mathrm{Q} \left( \mathit{2} t , \ln 2 t \right)에서의 접선의 방정식은 yln2t=12t(x2t)\displaystyle y - \ln 2 t = \frac{1}{2 t} \left( x - 2 t \right) \therefore s(t)=2t2tln2ts \left( t \right) = 2 t - 2 t \ln 2 t f(t)=r(t)s(t)=(2ln21)t+tlntf \left( t \right) = r \left( t \right) - s \left( t \right) = \left( 2 \ln 2 - 1 \right) t + t \ln t f(t)=2ln2+lnt=0f' \left( t \right) = 2 \ln 2 + \ln t = 0에서 t=14\displaystyle t = \frac{1}{4} 함수 f(t)f \left( t \right)의 증가와 감소를 표로 나타내면

tt(0)\left( 0 \right)\cdots14\displaystyle \frac{1}{4}\cdots
f(t)f' \left( t \right)-00++
f(t)f \left( t \right)\searrow14\displaystyle - \frac{1}{4}\nearrow

따라서 극솟값은 14\displaystyle - \frac{1}{4}

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