미적분Ⅱ여러 가지 미분법수능 기출기본 문제 (3점 중반)

지수함수 극한 도형

문제

곡선 y=e2x1y = e ^{2 x} - 1 위의 점 P(t,e2t1)(t>0)\mathrm{P} \mathit{\left( t , e ^{2 t} - 1 \right)} \left( t > 0 \right)에 대하여 PQ=OQ\displaystyle \overline{{\mathrm{PQ}}} = \overline{{\mathrm{OQ}}}를 만족시키는 xx축 위의 점 Q{\mathrm{Q}}xx좌표를 f(t)f ( t )라 할 때, limt0+f(t)t\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} \frac{f ( t )}{t}의 값은? (단, O{\mathrm{O}}는 원점이다.) [3점] 1\mathrm{1}32\displaystyle \frac{3}{2}2\mathrm{2}52\displaystyle \frac{5}{2}3\mathrm{3}

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해설

[출제의도] 지수함수의 극한 이해하기 두 점 P{\mathrm{P}}, Q{\mathrm{Q}}의 좌표는 각각 P(t,e2t1)\mathrm{P} \mathit{\left( t , e ^{2 t} - 1 \right)}, Q(f(t),0)\mathrm{Q} \mathit{\left( f \left( t \right) , 0 \right)} PQ2=OQ2\displaystyle {\overline{\mathrm{PQ}}} ^{2} = {\overline{\mathrm{OQ}}} ^{2}이므로 {f(t)t}2+(e2t1)2={f(t)}2\left\{ f \left( t \right) - t \right\} ^{2} + \left( e ^{2 t} - 1 \right) ^{2} = \left\{ f \left( t \right) \right\} ^{2}에서 f(t)f \left( t \right)=t2+(e2t1)22t\displaystyle = \frac{t}{2} + \frac{\left( e ^{2 t} - 1 \right) ^{2}}{2 t} limt0+f(t)t\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} {} \frac{f \left( t \right)}{t}=limt0+{12+12(e2t1t)2}\displaystyle = \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} {} \left\{ \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \left( \frac{e ^{2 t} - 1}{t} \right) ^{2} \right\} =limt0+{12+12(e2t12t×2)2}\displaystyle = \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} {} \left\{ \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \left( \frac{e ^{2 t} - 1}{2 t} \times 2 \right) ^{2} \right\} =12+12×(1×2)2=52\displaystyle = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \times \left( 1 \times 2 \right) ^{2} = \frac{5}{2}

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