미적분Ⅱ여러 가지 미분법수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

매개변수 미분 최댓값

문제

매개변수 t(t>0)t \left( t > 0 \right)으로 나타내어진 함수 x=1t\displaystyle x = \frac{1}{\sqrt{t}}, y=(ta)t\displaystyle y = \left( t - a \right) \sqrt{t} 에 대하여 dydx\displaystyle \frac{dy}{dx}의 최댓값이 32\displaystyle \frac{3}{2}이 되도록 하는 양수 aa의 값은? [3점] 22\displaystyle 2 \sqrt{2}32\displaystyle 3 \sqrt{2}42\displaystyle 4 \sqrt{2}52\displaystyle 5 \sqrt{2}62\displaystyle 6 \sqrt{2}

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해설

x=1t=t12\displaystyle x = \frac{1}{\sqrt{t}} = t ^{- \frac{1}{2}}, y=(ta)t=t32at12\displaystyle y = \left( t - a \right) \sqrt{t} = t ^{\frac{3}{2}} - at ^{\frac{1}{2}}에서 dxdt=12t32\displaystyle \frac{dx}{dt} = - \frac{1}{2} t ^{- \frac{3}{2}}, dydt=32t12a2t12\displaystyle \frac{dy}{dt} = \frac{3}{2} t ^{\frac{1}{2}} - \frac{a}{2} t ^{- \frac{1}{2}} 이므로 dydx\displaystyle \frac{dy}{dx}=dydtdxdt\displaystyle = \frac{\frac{dy}{dt}}{\frac{dx}{dt}} =32t12a2t1212t32\displaystyle = \frac{\frac{3}{2} t ^{\frac{1}{2}} - \frac{a}{2} t ^{- \frac{1}{2}}}{- \frac{1}{2} t ^{- \frac{3}{2}}} =3t2+at= - 3 t ^{2} + at =3(ta6)2+a212\displaystyle = - 3 \left( t - \frac{a}{6} \right) ^{2} + \frac{a ^{2}}{12} f(t)=3(ta6)2+a212\displaystyle f \left( t \right) = - 3 \left( t - \frac{a}{6} \right) ^{2} + \frac{a ^{2}}{12}이라 하면 a>0a > 0이므로 t>0t > 0에서 함수 f(t)f \left( t \right)의 그래프는 다음 그림과 같다.

따라서 t>0t > 0일 때 함수 f(t)f \left( t \right)t=a6\displaystyle t = \frac{a}{6}에서 최댓값 a212\displaystyle \frac{a ^{2}}{12}을 가지므로 dydx\displaystyle \frac{dy}{dx}의 최댓값이 32\displaystyle \frac{3}{2}이 되려면 a212=32\displaystyle \frac{a ^{2}}{12} = \frac{3}{2}, a2=18a ^{2} = 18 \therefore a=32(a>0)\displaystyle a = 3 \sqrt{2} \left( \because a > 0 \right)

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