미적분Ⅱ여러 가지 미분법수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

로그곡선 삼각형 극한

문제

t<1t < 1인 실수 tt에 대하여 곡선 y=lnxy = \ln x와 직선 x+y=tx + y = t가 만나는 점을 P\mathrm{P}라 하자. 점 P\mathrm{P}에서 xx축에 내린 수선의 발을 H\mathrm{H}, 직선 PH\mathrm{P} H와 곡선 y=exy = e ^{x}이 만나는 점을 Q\mathrm{Q}라 할 때, 삼각형 OHQ\mathrm{O} HQ의 넓이를 S(t)S ( t )라 하자. limt0+2S(t)1t\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} \frac{2 S ( t ) - 1}{t}의 값은? [4점] 11e1e - 122ee33

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해설

[출제의도] 지수함수를 이용하여 극한값을 추측한다. 점 P\mathrm{P}의 좌표를 (a,lna)( a , \ln a )(a>0a > 0)라 하면 점 Q\mathrm{Q}의 좌표는 (a,ea)\left( \mathit{a} , e ^{a} \right)P\mathrm{P}는 직선 x+y=tx + y = t 위의 점이므로 a+lna=ta + \ln a = t lnaea=t\ln a e ^{a} = t이므로 aea=etae ^{a} = e ^{t} 그러므로 삼각형 OHQ\mathrm{O} HQ의 넓이 S(t)S ( t )S(t)S ( t )=12×OH×HQ\displaystyle = \frac{1}{2} \times {\overline{\mathrm{OH}}} \times {\overline{\mathrm{HQ}}}=12×a×ea\displaystyle = \frac{1}{2} \times a \times e ^{a}=12aea\displaystyle = \frac{1}{2} ae ^{a}=12et\displaystyle = \frac{1}{2} e ^{t} 따라서 limt0+2S(t)1t\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} {} \frac{2 S ( t ) - 1}{t}=limt0+2×12et1t\displaystyle = \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} {} \frac{2 \times \frac{1}{2} e ^{t} - 1}{t}=1= 1

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