미적분Ⅰ정적분의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

접선과 곡선 사이 넓이

문제

함수 f(x)=x3+2x2x+4f \left( x \right) = x ^{3} + 2 x ^{2} - x + 4에 대하여 원점 O{\mathrm{O}}에서 곡선 y=f(x)y = f \left( x \right)에 그은 접선의 접점을 A{\mathrm{A}}라 하고, 곡선 위의 점 B(2,f(2)){\mathrm{B}} \mathit{\left( - 2 , f \left( - 2 \right) \right)}에서 xx축에 내린 수선의 발을 C{\mathrm{C}}라 하자. 곡선 y=f(x)y = f \left( x \right)와 세 선분 OA{\mathrm{OA}}, OC{\mathrm{OC}}, BC{\mathrm{BC}}로 둘러싸인 부분의 넓이는? [4점] 454\displaystyle \frac{45}{4}474\displaystyle \frac{47}{4}494\displaystyle \frac{49}{4}514\displaystyle \frac{51}{4}534\displaystyle \frac{53}{4}

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해설

f(x)=3x2+4x1f' \left( x \right) = 3 x ^{2} + 4 x - 1이므로 점 A{\mathrm{A}}의 좌표를 (t,f(t))\left( t , f \left( t \right) \right)라 하면 접선의 방정식은 y=(3t2+4t1)(xt)+(t3+2t2t+4)y = \left( 3 t ^{2} + 4 t - 1 \right) \left( x - t \right) + \left( t ^{3} + 2 t ^{2} - t + 4 \right) 이 접선이 원점을 지나므로 2t32t2+4=0- 2 t ^{3} - 2 t ^{2} + 4 = 0, 2(t1)(t2+2t+2)=0- 2 \left( t - 1 \right) \left( t ^{2} + 2 t + 2 \right) = 0 t=1t = 1 그러므로 점 A{\mathrm{A}}의 좌표는 (1,6)\left( 1 , 6 \right)이고 점 A{\mathrm{A}}에서의 접선의 방정식은 y=6xy = 6 x이다. 구하는 부분의 넓이는 20(x3+2x2x+4)dx+01{(x3+2x2x+4)6x}dx\displaystyle \int _{- 2} ^{0} \left( x ^{3} + 2 x ^{2} - x + 4 \right) dx + \int _{0} ^{1} \left\{ \left( x ^{3} + 2 x ^{2} - x + 4 \right) - 6 x \right\} dx =[14x4+23x312x2+4x]20+[14x4+23x372x2+4x]01\displaystyle = \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} \frac{1}{4} x ^{4} + \frac{2}{3} x ^{3} - \frac{1}{2} x ^{2} + 4 x \end{array} \right] _{- 2} ^{0} + \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} \frac{1}{4} x ^{4} + \frac{2}{3} x ^{3} - \frac{7}{2} x ^{2} + 4 x \end{array} \right] _{0} ^{1} =343+1712=15312=514\displaystyle = \frac{34}{3} + \frac{17}{12} = \frac{153}{12} = \frac{51}{4}

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