미적분Ⅰ도함수의 활용수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

미분가능한 큰 값 함수

문제

함수 f(x)=x33x29x1f ( x ) = x ^{3} - 3 x ^{2} - 9 x - 1과 실수 mm에 대하여 함수 g(x)g ( x )g(x)={f(x)(f(x)mx)mx(f(x)<mx)\displaystyle g ( x ) = \begin{cases} & f ( x ) & ( f ( x ) \geq mx ) \\ & mx & ( f ( x ) < mx ) \end{cases} 라 하자. g(x)g ( x )가 실수 전체의 집합에서 미분가능할 때, mm의 값은? [4점] 14- 1412- 1210- 108- 86- 6

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해설

f(x)=mxf ( x ) = mxx=αx = \alpha라 하면 x=αx = \alpha에서 미분가능하므로 α33α29α1=mα\alpha ^{3} - 3 \alpha ^{2} - 9 \alpha - 1 = m \alpha \cdots \cdots \text{㉠} 3α26α9=m3 \alpha ^{2} - 6 \alpha - 9 = m \cdots \cdots \text{㉡} \text{㉡}\text{㉠}에 대입하면 (α1)2(2α+1)=0( \alpha - 1 ) ^{2} ( 2 \alpha + 1 ) = 0 α=1\therefore \alpha = 1 또는 α=12\displaystyle \alpha = - \frac{1}{2} 그래프를 그려보면, α=1\alpha = 1일 때 m=12m = - 12이고 g(x)g ( x )는 실수 전체의 집합에서 미분가능하지만 α=12\displaystyle \alpha = - \frac{1}{2}일 때 m=214\displaystyle m = - \frac{21}{4}이고 g(x)g ( x )x>0x > 0에서 미분불가능한 뽀족한 점이 발생한다. (그래프 생략) 따라서 m=12m = - 12

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