미적분Ⅱ여러 가지 적분법수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

로그 관계식과 부분적분

문제

실수 전체의 집합에서 미분가능한 함수 f(x)f \left( x \right)와 실수 전체의 집합에서 연속인 함수 g(x)g \left( x \right)는 모든 실수 xx에 대하여 f(x)=ln(g(x)1+xf(x))\displaystyle f \left( x \right) = \ln \left( \frac{g \left( x \right)}{1 + xf' \left( x \right)} \right) 를 만족시킨다. f(1)=4ln2f \left( 1 \right) = 4 \ln 2이고 12g(x)dx=34\displaystyle \int _{1} ^{2} g \left( x \right) dx = 34, 12xg(x)dx=53\displaystyle \int _{1} ^{2} xg \left( x \right) dx = 53 일 때, 12xef(x)dx\displaystyle \int _{1} ^{2} xe ^{f \left( x \right)} dx의 값을 구하시오. [4점]

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해설

f(x)=ln{g(x)1+xf(x)}\displaystyle f \left( x \right) = \ln \left\{ \frac{g \left( x \right)}{1 + xf' \left( x \right)} \right\}에서 g(x)=ef(x){1+xf(x)}=ef(x)+xf(x)ef(x)g \left( x \right) = e ^{f \left( x \right)} \left\{ 1 + xf' \left( x \right) \right\} = e ^{f \left( x \right)} + xf' \left( x \right) e ^{f \left( x \right)} 12g(x)dx=34\displaystyle \int _{1} ^{2} {g \left( x \right) dx} = 34에서 12{ef(x)+xf(x)ef(x)}dx=34\displaystyle \int _{1} ^{2} {\left\{ e ^{f \left( x \right)} + xf' \left( x \right) e ^{f \left( x \right)} \right\} dx} = 34 12ef(x)dx+12xf(x)ef(x)dx=34\displaystyle \int _{1} ^{2} {e ^{f \left( x \right)} dx} + \int _{1} ^{2} {xf' \left( x \right) e ^{f \left( x \right)} dx} = 34 12ef(x)dx+[xef(x)]1212ef(x)dx=34\displaystyle \int _{1} ^{2} {e ^{f \left( x \right)} dx} + \left[ \begin{array}{l} xe ^{f \left( x \right)} \begin{matrix} \\ \end{matrix} \end{array} \right] _{1} ^{2} - \int _{1} ^{2} {e ^{f \left( x \right)} dx} = 34 2ef(2)ef(1)=342 e ^{f \left( 2 \right)} - e ^{f \left( 1 \right)} = 34 f(1)=4ln2f \left( 1 \right) = 4 \ln 2이므로 ef(2)=25e ^{f \left( 2 \right)} = 25 12xg(x)dx=53\displaystyle \int _{1} ^{2} {xg \left( x \right) dx} = 53에서 12{xef(x)+x2f(x)ef(x)}dx=53\displaystyle \int _{1} ^{2} {\left\{ xe ^{f \left( x \right)} + x ^{2} f' \left( x \right) e ^{f \left( x \right)} \right\} dx} = 53 12xef(x)dx+12x2f(x)ef(x)dx=53\displaystyle \int _{1} ^{2} {xe ^{f \left( x \right)} dx} + \int _{1} ^{2} {x ^{2} f' \left( x \right) e ^{f \left( x \right)} dx} = 53 12xef(x)dx+[x2ef(x)]12122xef(x)dx=53\displaystyle \int _{1} ^{2} {xe ^{f \left( x \right)} dx} + \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} x ^{2} e ^{f \left( x \right)} \end{array} \right] _{1} ^{2} - \int _{1} ^{2} {2 xe ^{f \left( x \right)} dx} = 53 12xef(x)dx\displaystyle \therefore \int _{1} ^{2} {xe ^{f \left( x \right)} dx}={4ef(2)ef(1)}53= \left\{ 4 e ^{f \left( 2 \right)} - e ^{f \left( 1 \right)} \right\} - 53 =1001653= 100 - 16 - 53=31= 31

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