미적분Ⅱ도함수의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

접선과 삼각형 넓이 최대

문제

곡선 y=2exy = 2 e ^{- x}위의 점 P(t,2et)\mathrm{P} \mathit{\left( t , 2 e ^{- t} \right)} (t>0)\left( t > 0 \right)에서 yy축에 내린 수선의 발을 A\mathrm{A}라 하고, 점 P\mathrm{P}에서 접선이 yy축과 만나는 점을 B\mathrm{B}라 하자. 삼각형 APB\mathrm{APB}의 넓이가 최대가 되도록 하는 tt의 값은? [4점] 11e2\displaystyle \frac{e}{2}2\displaystyle \sqrt{2}22ee

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해설

[출제의도] 접선의 방정식을 이용하여 주어진 도형의 넓이가 최대가 되는 t의 값을 구할 수 있는가? y=2exy' = - 2 e ^{-x}이므로 점 P\mathrm{P}에서의 접선의 방정식은 y2et=2et(xt)y - 2 e ^{-t} = - 2 e ^{-t} ( x - t ) x=0x = 0을 대입하면 y=2(1+t)ety = 2 ( 1 + t ) e ^{-t}에서 A(0,2et),\mathrm{A} ( 0 \mathit{,} 2 e ^{-t} ) ,B(0,2(1+t)et)\mathrm{B} ( 0 , \mathit{2} ( 1 + t ) e ^{-t} ) AB=2tet\displaystyle \mathrm{\overline{AB}} = \mathit{2} t e ^{-t} 삼각형 APB\mathrm{APB}의 넓이를 S(t)S ( t )라 하면 S(t)=12×2tet×t\displaystyle S ( t ) = \frac{1}{2} \times 2 t e ^{-t} \times t=t2et= t ^{2} e ^{-t} S(t)=2tett2etS' ( t ) = 2 t e ^{-t} - t ^{2} e ^{-t}=t(2t)et= t ( 2 - t ) e ^{-t} S(t)S ( t )t=2t = 2일 때, 극대이면서 최대이므로 구하는 tt의 값은 22이다.

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