미적분Ⅰ도함수의 활용수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

삼차함수 극댓값

문제

자연수 nn에 대하여 최고차항의 계수가 11이고 다음 조건을 만족시키는 삼차함수 f(x)f ( x )의 극댓값을 ana _{n}이라 하자. (가) f(n)=0f ( n ) = 0 (나) 모든 실수 xx에 대하여 (x+n)f(x)0( x + n ) f ( x ) \geq 0이다.

ana _{n}이 자연수가 되도록 하는 nn의 최솟값은? [4점] 1122334455

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해설

최고차항의 계수가 1인 삼각함수 f(x)f ( x )x=nx = n에서 근을 갖고 xnx \geq - n일 때 f(x)0,xnf ( x ) \geq 0 , x \leq - n일 때 f(x)0f ( x ) \leq 0을 만족해야 하므로 f(x)=(x+n)(xn)2f ( x ) = ( x + n ) ( x - n ) ^{2}가 됨을 알 수 있다. f(x)=(xn)2+(x+n)2(xn)=3x22nxn2=0f' ( x ) = ( x - n ) ^{2} + ( x + n ) 2 ( x - n ) = 3 x ^{2} - 2 nx - n ^{2} = 0(3x+n)(xn)=0\leftrightarrow ( 3 x + n ) ( x - n ) = 0 으로부터 x=n3\displaystyle x = - \frac{n}{3} 일 때 극댓값 an=3227n3\displaystyle a _{n} = \frac{32}{27} n ^{3}을 가지므로 ana _{n}이 자연수가 되도록 하는 nn의 최솟값은 33이다.

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