대수지수와 로그수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

지표와 가수 함수

문제

세 집합 X={xx>0}X = \left\{ x | x > 0 \right\}, Y={yy는정수}Y = \left\{ y | y \text{는} \text{정수} \right\}, Z={z0z<1}Z = \left\{ z | 0 \leq z < 1 \right\} 에 대하여 두 함수 f:XYf : X \rightarrow Y, g:XZg : X \rightarrow Z가 다음을 만족한다.

집합 XX의 임의의 원소 xx에 대하여 10f(x)+g(x)=x10 ^{f ( x ) + g ( x )} = x이다.

f(a)=3f ( a ) = 3을 만족하는 양수 aa에 대하여 g(a)+g(a)=1\displaystyle g ( a ) + g ( \sqrt{a} ) = 1이 되는 aa의 값은? [4점] 10134\displaystyle 10 ^{\frac{13}{4}}10103\displaystyle 10 ^{\frac{10}{3}}1072\displaystyle 10 ^{\frac{7}{2}}10113\displaystyle 10 ^{\frac{11}{3}}10154\displaystyle 10 ^{\frac{15}{4}}

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해설

[출제의도] 상용로그의 지표와 가수의 성질 이해하기 10f(x)+g(x)=x10 ^{f \left( x \right) + g \left( x \right)} = x의 양변에 상용로그를 취하면 f(x)+g(x)=logxf \left( x \right) + g \left( x \right) = \log x이다. 즉, logx\log x의 지표가 f(x)f \left( x \right), 가수가 g(x)g \left( x \right)이다. f(a)=3f \left( a \right) = 3이므로 loga\log a의 지표는 33이다. loga=3+g(a)\log a = 3 + g ( a ) loga=32+g(a)2=1+{12+g(a)2}\displaystyle \log \sqrt{a} = \frac{3}{2} + \frac{g ( a )}{2} = 1 + \left\{ \frac{1}{2} + \frac{g ( a )}{2} \right\} loga\displaystyle \log \sqrt{a}의 가수는 12+g(a)2\displaystyle \frac{1}{2} + \frac{g ( a )}{2}이다. g(a)+g(a)=g(a)+{12+g(a)2}=1\displaystyle g \left( a \right) + g \left( \sqrt{a} \right) = g ( a ) + \left\{ \frac{1}{2} + \frac{g ( a )}{2} \right\} = 1이므로 g(a)=13\displaystyle g ( a ) = \frac{1}{3}이다. 따라서 loga=3+13=103\displaystyle \log a = 3 + \frac{1}{3} = \frac{10}{3}이므로 a=10103\displaystyle a = 10 ^{\frac{10}{3}}이다.

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