미적분Ⅰ도함수의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

접선 y절편 증가

문제

함수 f(x)=x3(a+2)x2+axf \left( x \right) = x ^{3} - \left( a + 2 \right) x ^{2} + ax에 대하여 곡선 y=f(x)y = f \left( x \right)위의 점 (t,f(t))\left( t , f \left( t \right) \right)에서의 접선의 yy절편을 g(t)g \left( t \right)라 하자. 함수 g(t)g \left( t \right)가 개구간 (0,5)\left( 0 , 5 \right)에서 증가할 때, aa의 최솟값을 구하시오. [3점]

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해설

f(x)=3x22(a+2)x+af' ( x ) = 3 x ^{2} - 2 ( a + 2 ) x + a이므로 점 (t,f(t))( t , f ( t ) )에서의 접선의 방정식은 y{t3(a+2)t2+at}y - \left\{ t ^{3} - ( a + 2 ) t ^{2} + at \right\}={3t22(a+2)t+a}(xt)= \left\{ 3 t ^{2} - 2 ( a + 2 ) t + a \right\} ( x - t ) x=0x = 0일 때 y=g(t)y = g ( t )이므로 g(t){t3(a+2)t2+at}g ( t ) - \left\{ t ^{3} - ( a + 2 ) t ^{2} + at \right\}={3t22(a+2)t+a}(t)= \left\{ 3 t ^{2} - 2 ( a + 2 ) t + a \right\} ( - t )g(t)=2t3+(a+2)t2g ( t ) = - 2 t ^{3} + ( a + 2 ) t ^{2} g(t)=6t2+2(a+2)tg' ( t ) = - 6 t ^{2} + 2 ( a + 2 ) t이므로 이차함수 g(t)g' ( t )0<t<50 < t < 5에서 g(t)>0g' ( t ) > 0이려면 g(0)0g' ( 0 ) \geq 0, g(5)0g' ( 5 ) \geq 0이어야 한다. g(0)=0g' ( 0 ) = 0이고, g(5)=150+10(a+2)0g' ( 5 ) = - 150 + 10 ( a + 2 ) \geq 0이므로 a13a \geq 13 따라서, 구하는 aa의 최솟값은 1313이다.

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