미적분Ⅰ도함수의 활용수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

사차곡선의 두 점에서 접하는 직선

문제

곡선 f(x)=x43x2+6x+1f ( x ) = x ^{4} - 3 x ^{2} + 6 x + 1 위의 서로 다른 두 점에서 접하는 직선의 방정식은? y=6x54\displaystyle y = 6 x - \frac{5}{4}y=3x52\displaystyle y = 3 x - \frac{5}{2}y=6x+54\displaystyle y = 6 x + \frac{5}{4}y=3x+54\displaystyle y = 3 x + \frac{5}{4}y=3x+52\displaystyle y = 3 x + \frac{5}{2}

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y=6x54\displaystyle y = 6 x - \frac{5}{4}

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해설

구하는 직선의 방정식을 g(x)=mx+ng ( x ) = mx + n이라 하면 f(x)g(x)=0f ( x ) - g ( x ) = 0은 서로 다른 두 중근을 갖는다. 즉, f(x)g(x)=(xα)2(xβ)2f ( x ) - g ( x ) = ( x - \alpha ) ^{2} ( x - \beta ) ^{2}꼴이다. (α\alpha, β\beta는 서로 다른 실수) 이때, f(x)g(x)f ( x ) - g ( x )x3x ^{3}의 계수가 00이므로 α+β=0\alpha + \beta = 0이어야 한다. 이때, 좌변 f(x)g(x)=(xα)2(xβ)2f ( x ) - g ( x ) = ( x - \alpha ) ^{2} ( x - \beta ) ^{2}이 짝함수이므로 우변도 짝함수이어야 한다. 따라서 m=6m = 6이다. (∵ xx의 홀수차수항이 없어야 하므로) 이때, f(x)g(x)f ( x ) - g ( x )=x33x2+1n= x ^{3} - 3 x ^{2} + 1 - n이고 (xα)2(xβ)2( x - \alpha ) ^{2} ( x - \beta ) ^{2}=(xα)2(x+α)2=x42α2x2+α4= ( x - \alpha ) ^{2} ( x + \alpha ) ^{2} = x ^{4} - 2 \alpha ^{2} x ^{2} + \alpha ^{4} 이므로 계수비교법에 의해서 2α2=32 \alpha ^{2} = 3이고 1n=α41 - n = \alpha ^{4}이다. ∴ n=1α4n = 1 - \alpha ^{4}=1(32)2\displaystyle = 1 - \left( \frac{3}{2} \right) ^{2}54\displaystyle - \frac{5}{4}g(x)=6x54\displaystyle g ( x ) = 6 x - \frac{5}{4}

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