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

사차식 곱 함수의 미분계수와 최솟값

문제

다항함수 f(x)=x3(x3+1)(x3+2)(x3+3)f ( x ) = x ^{3} ( x ^{3} + 1 ) ( x ^{3} + 2 ) ( x ^{3} + 3 )에 대하여 f(1)=af' ( - 1 ) = a이고 f(x)f ( x )의 최솟값이 bb일 때, a2+b2a ^{2} + b ^{2}의 값을 구하여라. [4점]

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해설

f(1)=3(1)(1)(2)=af' ( - 1 ) = 3 ( - 1 ) ( 1 ) ( 2 ) = a이므로 a=6a = - 6이며, t=x3,dtdx=3x2\displaystyle t = x ^{3} , \frac{dt}{dx} = 3 x ^{2}이므로(t=x3( t = x ^{3}이 1-1대응 함수이며 증가함수)) f(t)=(4t3+18t2+22t+6)3x2f' ( t ) = ( 4 t ^{3} + 18 t ^{2} + 22 t + 6 ) \cdot 3 x ^{2}이며, 이때 3x203 x ^{2} \geq 0이므로 2t3+9t2+11t+32 t ^{3} + 9 t ^{2} + 11 t + 3의 부호를 살펴보자. 2t3+9t2+11t+3=(2t+3)(t2+3t+1)2 t ^{3} + 9 t ^{2} + 11 t + 3 = ( 2 t + 3 ) ( t ^{2} + 3 t + 1 )이므로 t2+3t+1=0t ^{2} + 3 t + 1 = 0의 한 근을 α\alpha라 하면, y=f(t)y = f ( t )t=αt = \alpha일 때, 최솟값을 갖는다. 따라서 f(α)=α(α+1)(α+2)(α+3)=(α2+3α)(α2+3α+2)f ( \alpha ) = \alpha ( \alpha + 1 ) ( \alpha + 2 ) ( \alpha + 3 ) = ( \alpha ^{2} + 3 \alpha ) ( \alpha ^{2} + 3 \alpha + 2 ) =1(α2+3α+1=0)= - 1 ( \because \alpha ^{2} + 3 \alpha + 1 = 0 )b=1b = - 1이다. 그러므로 a2+b2=37a ^{2} + b ^{2} = 37

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