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

log_x y의 최대

문제

x3,y3x \geq 3 , y \geq 3x,yx , y(log3x)2+(log3y)2=10\left( \log _{3} x \right) ^{2} + \left( \log _{3} y \right) ^{2} = 10을 만족시킬 때, logxy\log _{x} y가 최대가 되는 x,yx , y의 값을 각각 α,β\alpha , \beta라 하자. α+β\alpha + \beta의 값을 구하시오. [4점]

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해설

[출제의도] 로그방정식을 이용하여 수학내적문제 해결하기 log3x=X,log3y=Y\log _{3} x = X , \log _{3} y = Y라 하면, 주어진 식은 X2+Y2=10X ^{2} + Y ^{2} = 10이고 X1,Y1X \geq 1 , Y \geq 1 이때, 이를 만족하는 점 (X,Y)\left( X , Y \right)를 그래프로 나타내면 다음과 같다.

한편, logxy=k\log _{x} y = k라 두면 Y=kXY = kX이다. 여기서 kk는 원점을 지나는 직선의 기울기이므로 (1,3)\left( 1 , 3 \right)을 지날 때, 최대가 된다. log3x=X=1,log3y=Y=3\log _{3} x = X = 1 , \log _{3} y = Y = 3 x=3=α,y=27=βx = 3 = \alpha , y = 27 = \beta α+β=30\therefore \alpha + \beta = 30

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