대수지수함수와 로그함수수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

지수로그 일대일대응

문제

세 실수 aa, pp, q(p<q)q \left( p < q \right)에 대하여 함수 f(x)f \left( x \right)f(x)={2x4(xp또는xq)a+log2x(p<x<q)\displaystyle f \left( x \right) = \begin{cases} \left| 2 ^{x} - 4 \right| & & \left( x \leq p \text{또는} x \geq q \right) \\ a + \log _{2} x & & \left( p < x < q \right) \end{cases} 이다. 함수 f(x)f \left( x \right)가 실수 전체의 집합에서 실수 전체의 집합으로의 일대일대응일 때, f(p+q2)\displaystyle f \left( \frac{p + q}{2} \right)의 값은? [4점] 32\displaystyle \frac{3}{2}2252\displaystyle \frac{5}{2}3372\displaystyle \frac{7}{2}

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해설

함수 y=2x4y = \left| 2 ^{x} - 4 \right|의 치역이 {yy0}\left\{ y \left| y \geq 0 \right\} \right., 함수 y=a+log2xy = a + \log _{2} x의 치역이 실수 전체의 집합이고 함수 f(x)f \left( x \right)의 치역이 실수 전체의 집합이므로 p0p \leq 0 \cdots\cdotsp<x<qp < x < q에서 f(x)=a+log2xf \left( x \right) = a + \log _{2} x이고 함수 f(x)f \left( x \right)의 정의역이 실수 전체의 집합이므로 p0p \geq 0 \cdots\cdots ㉡ ㉠, ㉡에서 p=0p = 0 {f(x)x0}={y3y<4}\left\{ f \left( x \right) \left| x \leq 0 \right\} = \left\{ y \left| 3 \leq y < 4 \right\} \right. \right. 함수 f(x)f \left( x \right)가 일대일대응이므로 {f(x)x>0}={yy<3\left\{ f \left( x \right) \left| x > 0 \right\} = \left\{ y \left| y < 3 \right. \right. \right. 또는 y4}\left. y \geq 4 \right\}이고 {f(x)0<x<q}={yy<a+log2q}={yy<3}\left\{ f \left( x \right) \left| 0 < x < q \right\} = \left\{ y \left| y < a + \log _{2} q \right\} = \left\{ y \left| y < 3 \right\} \right. \right. \right., {f(x)xq}={yy4}\left\{ f \left( x \right) \left| x \geq q \right\} = \left\{ y \left| y \geq 4 \right\} \right. \right.이다. 2q4=4\left| 2 ^{q} - 4 \right| = 4에서 q=3q = 3 a+log23=3a + \log _{2} 3 = 3, a=3log23a = 3 - \log _{2} 3 f(p+q2)\displaystyle f \left( \frac{p + q}{2} \right)=f(32)=3log23+log232\displaystyle = f \left( \frac{3}{2} \right) = 3 - \log _{2} 3 + \log _{2} \frac{3}{2} =3log23+log231=2= 3 - \log _{2} 3 + \log _{2} 3 - 1 = 2

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