미적분Ⅰ부정적분과 정적분수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

평행이동한 삼차함수 적분

문제

함수 f(x)=x3f ( x ) = x ^{3}의 그래프를 xx축 방향으로 aa만큼, yy축 방향으로 bb만큼 평행이동시켰더니 함수 y=g(x)y = g ( x )의 그래프가 되었다. g(0)=0g ( 0 ) = 0이고 a3ag(x)dx02af(x)dx=32\displaystyle \int _{a} ^{3 a} {} g ( x ) dx - \int _{0} ^{2 a} {} f ( x ) dx = 32일 때, a4a ^{4}의 값을 구하시오. [3점]

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해설

f(x)=x3f ( x ) = x ^{3}의 그래프를 xx축 방향으로 aa만큼, yy축 방향으로 bb만큼 평행이동시키면 g(x)=(xa)3+bg ( x ) = ( x - a ) ^{3} + b의 그래프가 된다. g(0)=a3+b=0g ( 0 ) = - a ^{3} + b = 0이므로 b=a3b = a ^{3} \cdots \cdots \text{㉠} 한편, 그래프의 평행이동에 의해 abg(x)dx=acbcg(x+c)dx\displaystyle \int _{a} ^{b} g ( x ) dx = \int _{a-c} ^{b-c} g ( x + c ) dx가 성립함을 이용하면 a3ag(x)dx=a3a{(xa)3+b}dx\displaystyle \int _{a} ^{3a} g ( x ) dx = \int _{a} ^{3a} \left\{ ( x - a ) ^{3} + b \right\} d x=02a(x3+b)dx\displaystyle = \int _{0} ^{2a} \left( x ^{3} + b \right) d x 02a(x3+b)dx02ax3dx=02abdx\displaystyle \therefore \int _{0} ^{2 a} {} \left( x ^{3} + b \right) dx - \int _{0} ^{2 a} {} x ^{3} dx = \int _{0} ^{2 a} {} bdx =2ab=32= 2 ab = 32 \cdots \cdots \text{㉡} ㉠, ㉡에서 2ab=2a4=322 a b = 2 a ^{4} = 32이므로 a4=16a ^{4} = 16

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