미적분Ⅱ정적분의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

넓이가 같은 두 영역

문제

곡선 y=e2xy = e ^{2 x}yy축 및 직선 y=2x+ay = - 2 x + a로 둘러싸인 영역을 AA, 곡선 y=e2xy = e ^{2 x}과 두 직선 y=2x+ay = - 2 x + a, x=1x = 1로 둘러싸인 영역을 BB라 하자. AA의 넓이와 BB의 넓이가 같을 때, 상수 aa의 값은? (단, 1<a<e21 < a < e ^{2}) [3점] e2+12\displaystyle \frac{e ^{2} + 1}{2}2e2+14\displaystyle \frac{2 e ^{2} + 1}{4}e22\displaystyle \frac{e ^{2}}{2}2e214\displaystyle \frac{2 e ^{2} - 1}{4}e212\displaystyle \frac{e ^{2} - 1}{2}

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해설

[출제의도] 정적분을 활용하여 곡선으로 둘러싸인 영역의 넓이를 구할 수 있는가? AA의 넓이와 BB의 넓이가 같으므로 두 직선 y=2x+ay = - 2 x + ax=1x = 1xx축, yy축으로 둘러싸인 영역의 넓이와 곡선 y=e2xy = e ^{2 x}와 직선 x=1x = 1xx축, yy축으로 둘러싸인 영역의 넓이가 같다. 두 직선 y=2x+ay = - 2 x + ax=1x = 1xx축, yy축으로 둘러싸인 영역의 넓이는 01(2x+a)dx\displaystyle \int _{0} ^{1} {\left( - 2 x + a \right) dx}=[x2+ax]01= \left[ - x ^{2} + ax \right] _{0} ^{1}=1+a= - 1 + a \cdots \cdots ㉠ 곡선 y=e2xy = e ^{2 x}와 직선 x=1x = 1xx축, yy축으로 둘러싸인 영역의 넓이는 01e2xdx\displaystyle \int _{0} ^{1} {e ^{2 x} dx}=[12e2x]01\displaystyle = \left[ \frac{1}{2} e ^{2 x} \right] _{0} ^{1}=e212\displaystyle = \frac{e ^{2} - 1}{2} \cdots \cdots ㉡ ㉠, ㉡에서 1+a=e212\displaystyle - 1 + a = \frac{e ^{2} - 1}{2} 따라서 a=e2+12\displaystyle a = \frac{e ^{2} + 1}{2}

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