대수지수함수와 로그함수수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

로그함수 세 점

문제

그림과 같이 세 로그함수 f(x)=klogxf ( x ) = k \log x, g(x)=k2logxg ( x ) = k ^{2} \log x, h(x)=4k2logxh ( x ) = 4 k ^{2} \log x의 그래프가 있다. 점 P(2,0)\mathrm{P} \mathit{\left( 2 , 0 \right)}을 지나고 yy축에 평행한 직선이 두 곡선 y=g(x)y = g ( x ), y=h(x)y = h ( x )와 만나는 점의 yy좌표를 각각 pp, qq라 하자. 직선 y=py = p와 곡선 y=f(x)y = f ( x )가 만나는 점을 Q(a,p)\mathrm{Q} \mathit{\left( a , p \right)}, 직선 y=qy = q와 곡선 y=g(x)y = g ( x )가 만나는 점을 R(b,q)\mathrm{R} \mathit{\left( b , q \right)}라 하자. 세 점 P\mathrm{P}, Q\mathrm{Q}, R\mathrm{R}가 한 직선 위에 있을 때, 두 실수 aa, bb의 곱 abab의 값을 구하시오. ((단, k>1k > 1)) [4점]

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88

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해설

[출제의도] 로그함수를 활용하여 문제해결하기 직선 x=2x = 2와 곡선 y=g(x)y = g ( x )가 만나는 점의 yy좌표가 pp이므로 p=k2log2p = k ^{2} \log 2 곡선 y=f(x)y = f \left( x \right) 위의 점 Q\mathrm{Q}yy좌표가 pp이므로 k2log2=klogak ^{2} \log 2 = k \log a를 정리하면 a=2ka = 2 ^{k} 직선 x=2x = 2와 곡선 y=h(x)y = h ( x )의 만나는 점의 yy좌표가 qq이므로 q=4k2log2q = 4 k ^{2} \log 2 곡선 y=g(x)y = g \left( x \right) 위의 점 R\mathrm{R}yy좌표가 qq이므로 4k2log2=k2logb4 k ^{2} \log 2 = k ^{2} \log b를 정리하면 b=24b = 2 ^{4} 세 점 P(2,0)\mathrm{P} ( 2 , 0 ), Q(2k,k2log2)\mathrm{Q} ( \mathit{2} ^{k} , k ^{2} \log 2 ), R(24,4k2log2)\mathrm{R} ( \mathit{2} ^{4} , 4 k ^{2} \log 2 )가 한 직선 위에 있으므로 k2log22k2=4k2log214\displaystyle \frac{k ^{2} \log 2}{2 ^{k} - 2} = \frac{4 k ^{2} \log 2}{14}를 정리하면 2k=112\displaystyle 2 ^{k} = \frac{11}{2} a=112\displaystyle a = \frac{11}{2}, b=16b = 16 따라서 ab=88ab = 88

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