미적분Ⅰ함수의 극한수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

포물선 선분비 극한

문제

그림과 같이 곡선 y=x2y = x ^{2} 위의 점 P(t,t2)\mathrm{P} \mathit{(} t , t ^{2} )(t>0)\left( t > 0 \right)과 원점 O\mathrm{O}에 대하여 선분 OP\mathrm{OP}의 중점을 M\mathrm{M}이라 하고, 점 M\mathrm{M}을 지나면서 xx축에 평행한 직선이 곡선 y=x2y = x ^{2}과 만나는 두 점을 각각 A\mathrm{A}, B\mathrm{B}라 하자. limt0+ABOP\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} {\frac{{\overline{\mathrm{AB}}}}{{\overline{\mathrm{OP}}}}}의 값은? [4점]

P(t,t2)\mathrm{P} \left( \mathit{t} , t ^{2} \right) y=x2y = x ^{2}

1162\displaystyle \frac{\sqrt{6}}{2}2\displaystyle \sqrt{2}102\displaystyle \frac{\sqrt{10}}{2}3\displaystyle \sqrt{3}

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해설

[출제의도] 함수의 극한 문제 해결하기 점 M\mathrm{M}의 좌표는 (t2,t22)\displaystyle \left( \frac{t}{2} , \frac{t ^{2}}{2} \right)이므로 직선 AB\mathrm{AB}의 방정식은 y=t22\displaystyle y = \frac{t ^{2}}{2}이다. 점 B\mathrm{B}는 곡선 y=x2y = x ^{2}과 직선 y=t22\displaystyle y = \frac{t ^{2}}{2}의 교점이고, 점 B\mathrm{B}xx좌표는 방정식 x2=t22\displaystyle x ^{2} = \frac{t ^{2}}{2}의 양의 해이므로 x=22t\displaystyle x = \frac{\sqrt{2}}{2} t이다. 따라서 AB=22t×2=2t\displaystyle \mathrm{\overline{AB}} \frac{= \mathit{\sqrt{2}}}{2} t \times 2 = \sqrt{2} t, OP=t2+t4=t1+t2\displaystyle {\overline{\mathrm{OP}}} = \mathit{\sqrt{t ^{2} + t ^{4}}} = t \sqrt{1 + t ^{2}} 이다. 그러므로 limt0+ABOP=limt0+2tt1+t2=limt0+21+t2=2\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} {\frac{{\overline{\mathrm{AB}}}}{{\overline{\mathrm{OP}}}}} = \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} {\frac{\sqrt{2} t}{t \sqrt{1 + t ^{2}}} = \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} {\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{1 + t ^{2}}} = \sqrt{2}}} 이다.

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