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

삼차함수 극댓값과 삼각형 넓이의 극한

문제

실수 tt(0<t<30 < t < 3)에 대하여 삼차함수 f(x)f \left( x \right)=2x3(t+3)x2+2tx= 2 x ^{3} - \left( t + 3 \right) x ^{2} + 2 txxx=a= a에서 극댓값을 가질 때, 세 점 (0,0)\left( 0 , 0 \right), (a,0)\left( a , 0 \right), (a,f(a))\left( a , f \left( a \right) \right)를 꼭짓점으로 하는 삼각형의 넓이를 g(t)g \left( t \right)라 하자. limt01g(t)0af(x)dx\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow 0} {} \frac{1}{g \left( t \right)} \int _{0} ^{a} {} f \left( x \right) dx의 값은? [5점] 111312\displaystyle \frac{13}{12}76\displaystyle \frac{7}{6}54\displaystyle \frac{5}{4}43\displaystyle \frac{4}{3}

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해설

f(x)f' \left( x \right)=6x22(t+3)x+2t= 6 x ^{2} - 2 \left( t + 3 \right) x + 2 t이므로 f(a)f' \left( a \right)=6a22(t+3)a+2t=0= 6 a ^{2} - 2 \left( t + 3 \right) a + 2 t = 0 (6a2t)(a1)=0\left( 6 a - 2 t \right) \left( a - 1 \right) = 0에서 a=t3,a=1\displaystyle a = \frac{t}{3} , a = 1 g(t)g \left( t \right)=a2f(a)\displaystyle = \frac{a}{2} f \left( a \right) =a432(a+1)a3+3a3\displaystyle = a ^{4} - \frac{3}{2} \left( a + 1 \right) a ^{3} + 3 a ^{3} =12a4+32a3\displaystyle = - \frac{1}{2} a ^{4} + \frac{3}{2} a ^{3} 그런데, t=3at = 3 a이므로 t0t \rightarrow 0일 때 a0a \rightarrow 0이므로 0af(x)dx\displaystyle \int _{0} ^{a} {} f \left( x \right) dx=[12x413(t+3)x3+tx2]0a\displaystyle = \left[ \frac{1}{2} x ^{4} - \frac{1}{3} \left( t + 3 \right) x ^{3} + tx ^{2} \right] _{0} ^{a} =12a4(a+1)a3+3a3\displaystyle = \frac{1}{2} a ^{4} - \left( a + 1 \right) a ^{3} + 3 a ^{3} =12a4+2a3\displaystyle = - \frac{1}{2} a ^{4} + 2 a ^{3} \therefore limt01g(t)0af(x)dx\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow 0} {} \frac{1}{g \left( t \right)} \int _{0} ^{a} {} f \left( x \right) dx=lima0a4+4a3a4+3a3=43\displaystyle = \lim\limits _{a \rightarrow 0} {} \frac{- a ^{4} + 4 a ^{3}}{- a ^{4} + 3 a ^{3}} = \frac{4}{3}

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