미적분Ⅰ부정적분과 정적분수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

평행이동 함수 적분

문제

닫힌구간 [1,1]\left[ - 1 , 1 \right]에서 정의된 연속함수 f(x)f ( x )는 정의역에서 증가하고 모든 실수 xx에 대하여 f(x)=f(x)f ( - x ) = \mathit{-} f ( x )가 성립할 때, 함수 g(x)g ( x )가 다음 조건을 만족시킨다.

(가) 닫힌구간 [1,1]\left[ - 1 , 1 \right]에서 g(x)=f(x)g ( x ) = f ( x )이다. (나) 닫힌구간 [2n1,2n+1]\left[ 2 n - 1 , 2 n + 1 \right]에서 함수 y=g(x)y = g ( x )의 그래프는 함수 y=f(x)y = f ( x )의 그래프를 xx축의 방향으로 2n2 n만큼, yy축의 방향으로 6n6 n만큼 평행이동한 그래프이다. (단, nn은 자연수이다.)

f(1)=3f ( 1 ) = 3이고 01f(x)dx=1\displaystyle \int _{0} ^{1} f ( x ) dx = 1일 때, 36g(x)dx\displaystyle \int _{3} ^{6} {} g ( x ) dx의 값을 구하시오. [4점]

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해설

[출제의도] 평행이동을 이용하여 정의된 함수의 그래프를 추론하여 정적분의 값을 구한다. 문제에서 01f(x)dx=1\displaystyle \int _{0} ^{1} {} f ( x ) dx = 1이고, 함수 y=f(x)y = f ( x )의 그래프는 원점에 대하여 대칭이다.

그러므로 그림에서 색칠된 영역의 넓이는 31=23 - 1 = 2 닫힌구간 [3,6]\left[ 3 , 6 \right]에서 36g(x)dx\displaystyle \int _{3} ^{6} {} g ( x ) dx=36g(x)dx\displaystyle = \int _{3} ^{6} {} \left| g ( x ) \right| dx는 곡선 y=g(x)y = g ( x )xx축 및 두 직선 x=3x = 3, x=6x = 6으로 둘러싸인 도형의 넓이이므로 함수 y=g(x)y = g ( x )의 그래프와 구하는 영역을 그림으로 나타내면 다음과 같다.

닫힌구간 [3,5]\left[ 3 , 5 \right]에서 함수 y=g(x)y = g ( x )의 그래프는 함수 y=f(x)y = f ( x )의 그래프를 xx축의 방향으로 44만큼 평행이동하고 yy축의 방향으로 1212만큼 평행이동한 그래프이므로 35g(x)dx\displaystyle \int _{3} ^{5} {} g ( x ) dx=2×12= 2 \times 12=24= 24 닫힌구간 [5,7]\left[ 5 , 7 \right]에서 함수 y=g(x)y = g ( x )의 그래프는 함수 y=f(x)y = f ( x )의 그래프를 xx축의 방향으로 66만큼 평행이동하고 yy축의 방향으로 1818만큼 평행이동한 그래프이므로 56g(x)dx\displaystyle \int _{5} ^{6} {} g ( x ) dx=15×1+2=17= 15 \times 1 + 2 = 17 따라서 36g(x)dx\displaystyle \int _{3} ^{6} {} g ( x ) dx=35g(x)dx+56g(x)dx\displaystyle = \int _{3} ^{5} {} g ( x ) dx + \int _{5} ^{6} {} g ( x ) dx=41= 41

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