대수지수와 로그수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

지표와 가수 최솟값

문제

양수 xx에 대하여 logx\log x의 지표와 가수를 각각 f(x),g(x)f ( x ) , g ( x )라 하자. 두 등식 f(a)=f(b)+2,g(a)=g(b)log3f ( a ) = f ( b ) + 2 , g ( a ) = g ( b ) - \log 3 을 만족시키는 두 양수 a,ba , b에 대하여 3a+25b\displaystyle 3 a + \frac{25}{b}의 최소값을 구하시오. [4점]

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100100

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해설

logx=f(x)+g(x)\log x = f ( x ) + g ( x )이므로 loga=f(a)+g(a),logb=f(b)+g(b)\log a = f ( a ) + g ( a ) \cdots \text{㉠} , \log b = f ( b ) + g ( b ) \cdots \text{㉡} ㉠-㉡에서 logalogb=f(a)f(b)+g(a)g(b)=2log3\log a - \log b = f ( a ) - f ( b ) + g ( a ) - g ( b ) = 2 - \log 3 이므로 logab=log1003\displaystyle \log \frac{a}{b} = \log \frac{100}{3},ab=1003\displaystyle \frac{a}{b} = \frac{100}{3} \therefore 3a=100b3 a = 100 b 산술평균과 기하평균의 관계에 의해 3a+25b=100b+25b2100b×25b=100\displaystyle 3 a + \frac{25}{b} = 100 b + \frac{25}{b} \geq 2 \sqrt{100 b \times \frac{25}{b}} = 100이고, 등호는 a=503,b=12\displaystyle a = \frac{50}{3} , b = \frac{1}{2}일 때 성립한다. 따라서 구하는 최소값은 100100

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