대수지수함수와 로그함수AI심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

지수함수의 성질 참·거짓 판정

문제

a>0a > 0, a1a \ne 1인 실수 aa에 대하여 함수 f(x)=axf ( x ) = a ^{x} 이라 하자. <보기>에서 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? [4점]

<보 기> ㄱ. f(1)+f(1)=2f ( 1 ) + f ( - 1 ) = 2를 만족시키는 aa의 값이 존재한다. ㄴ. f(x1)<f(x2)f ( x _{1} ) < f ( x _{2} )이면 f(x1)>f(x2)f ( - x _{1} ) > f ( - x _{2} )이다. ㄷ. pqp \ne q인 두 실수 pp, qq에 대하여 f(p+q2)<f(p)+f(q)2\displaystyle f \left( \frac{p + q}{2} \right) < \frac{f ( p ) + f ( q )}{2} 이다.

ㄱ, ㄴㄴ, ㄷㄱ, ㄴ, ㄷ

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해설

ㄱ. f(1)+f(1)=a+1a2a1a=2\displaystyle f ( 1 ) + f ( - 1 ) = a + \frac{1}{a} \geq 2 \sqrt{a \cdot \frac{1}{a}} = 2이고 등호는 a=1a = 1일 때만 성립한다. a1a \ne 1이므로 f(1)+f(1)>2f ( 1 ) + f ( - 1 ) > 2 (거짓) ㄴ. f(x)=1f(x)\displaystyle f ( - x ) = \frac{1}{f ( x )} 이고 f(x)>0f ( x ) > 0이므로 0<f(x1)<f(x2)0 < f ( x _{1} ) < f ( x _{2} )이면 1f(x1)>1f(x2)\displaystyle \frac{1}{f ( x _{1} )} > \frac{1}{f ( x _{2} )}, 즉 f(x1)>f(x2)f ( - x _{1} ) > f ( - x _{2} ) (참) ㄷ. f(p+q2)=ap+q=apaq=f(p)f(q)\displaystyle f \left( \frac{p + q}{2} \right) = \sqrt{a ^{p + q}} = \sqrt{a ^{p} a ^{q}} = \sqrt{f ( p ) f ( q )} pqp \ne q이면 f(p)f(q)f ( p ) \ne f ( q )이므로 산술평균과 기하평균의 관계에서 f(p)f(q)<f(p)+f(q)2\displaystyle \sqrt{f ( p ) f ( q )} < \frac{f ( p ) + f ( q )}{2} (참) 따라서 옳은 것은 ㄴ, ㄷ이다. ④

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