미적분Ⅰ도함수의 활용수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

미분불가능한 점의 개수

문제

최고차항의 계수가 11이고, f(0)=3,f(3)<0f ( 0 ) = 3 , f' ( 3 ) < 0인 사차함수 f(x)f ( x )가 있다. 실수 tt에 대하여 집합 SSS={a함수f(x)tx=a에서미분가능하지않다.}S = \left\{ a | \text{함수} \left| f ( x ) - t \right| \text{가} x = a \text{에서} \text{미분가능하지} \text{않다} . \right\} 라 하고, 집합 SS의 원소의 개수를 g(t)g ( t )라 하자. 함수 g(t)g ( t )t=3t = 3t=19t = 19에서만 불연속일 때, f(2)f ( - 2 )의 값을 구하시오. [4점]

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해설

만약 y=f(x)y = f ( x )의 그래프가 극점을 하나만 가진다면, g(t)g ( t )가 불연속인 점은 하나이거나 셋이다.

따라서 y=f(x)y = f ( x )의 그래프는 두 개의 극솟점과 하나의 극댓점을 가진다. 또한 y=f(x)y = f ( x )의 그래프가 두 개의 극솟값을 가지면, g(t)g ( t )가 불연속인 점은 33개다.

따라서 y=f(x)y = f ( x )의 그래프의 두 개의 극솟점의 극솟값은 같다. f(x)=(xα)2(xβ)2+kf ( x ) = ( x - \alpha ) ^{2} ( x - \beta ) ^{2} + k이고, 극솟값이 33이어야 하므로 k=3k = 3 f(x)=3f ( x ) = 3의 한 근이 00 이므로 f(x)=x2(xα)2+3f ( x ) = x ^{2} ( x - \alpha ) ^{2} + 3 f(x)=2x(xα)2+2x2(xα)=2x(xα)(2xα)=0f' ( x ) = 2 x ( x - \alpha ) ^{2} + 2 x ^{2} ( x - \alpha ) = 2 x ( x - \alpha ) ( 2 x - \alpha ) = 0에서 (극댓값)=f(α2)=α416+3=19\displaystyle f \left( \frac{\alpha}{2} \right) = \frac{\alpha ^{4}}{16} + 3 = 19 α=±4\therefore \alpha = \pm 4 그런데, α=4\alpha = - 4이면 f(3)>0f' ( 3 ) > 0이므로 α=4\alpha = 4

f(x)=x2(x4)2+3,f(2)=4×36+3=147f ( x ) = x ^{2} ( x - 4 ) ^{2} + 3 , f ( - 2 ) = 4 \times 36 + 3 = 147

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