미적분Ⅱ정적분의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

포물선 접선 회전체

문제

직선 y=x+ay = x + a가 포물선 y2=12xy ^{2} = 12 x에 접할 때, 포물선 y2=12xy ^{2} = 12 x와 직선 y=x+ay = x + ayy축으로 둘러싸인 부분을 xx축의 둘레로 회전시켜 생기는 회전체의 부피를 bπb \pi라 하자. 두 상수 a,ba , b의 곱 abab의 값을 구하시오. [3점]

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해설

포물선 y2=12xy ^{2} = 12 x에 접하고 기울기가 11인 접선의 방정식은 y=x+3y = x + 3이므로 a=3a = 3 포물선 y2=12xy ^{2} = 12 x와 직선 y=x+3y = x + 3의 접점의 xx좌표를 구하면 (x+3)2=12x( x + 3 ) ^{2} = 12 x에서 x26x+9=0x ^{2} - 6 x + 9 = 0, (x3)2=0( x - 3 ) ^{2} = 0x=3x = 3 따라서 구하는 회전체의 부피는 π03(x+3)2dxπ0312xdx\displaystyle \pi \int _{0} ^{3} ( x + 3 ) ^{2} dx - \pi \int _{0} ^{3} 12 x dx=π03(x26x+9)dx\displaystyle = \pi \int _{0} ^{3} ( x ^{2} - 6 x + 9 ) dx =π[x333x2+9x]03\displaystyle = \pi \left[ \frac{x ^{3}}{3} - 3 x ^{2} + 9 x \right] _{0} ^{3}=9π= 9 \pib=9b = 9ab=39=27ab = 3 \cdot 9 = 27

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