대수삼각함수수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

삼각함수 최대 최소

문제

a>πa > \pi인 실수 aa에 대하여 함수 f(x)=cos2xsinx1f \left( x \right) = \cos ^{2} x - \sin x - 1 이 구간 (π,a]\left( \pi , a \right]에서 최솟값을 갖도록 하는 aa의 최솟값을 pp라 하자. 구간 (π,p]\left( \pi , p \right]에서 함수 f(x)f \left( x \right)의 최댓값을 MM이라 할 때, p×Mp \times M의 값은? [4점] 38π\displaystyle \frac{3}{8} \piπ2\displaystyle \frac{\pi}{2}58π\displaystyle \frac{5}{8} \pi34π\displaystyle \frac{3}{4} \pi78π\displaystyle \frac{7}{8} \pi

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해설

f(x)f \left( x \right)=cos2xsinx1= \cos ^{2} x - \sin x - 1=(1sin2x)sinx1= \left( 1 - \sin ^{2} x \right) - \sin x - 1 =sin2xsinx=(sinx+12)2+14\displaystyle = - \sin ^{2} x - \sin x = - \left( \sin x + \frac{1}{2} \right) ^{2} + \frac{1}{4} f(π)=0f \left( \pi \right) = 0이고 π\pi가 구간 (π,a]\left( \pi , a \right]에 속하지 않으므로 구간 (π,a]\left( \pi , a \right]에서 함수 f(x)f \left( x \right)가 최솟값을 갖기 위해서는 f(x)0f \left( x \right) \leq 0을 만족시키는 xx의 값이 구간 (π,a]\left( \pi , a \right]에 존재해야 한다. f(x)0f \left( x \right) \leq 0에서 sinx=1\sin x = - 1 또는 sinx0\sin x \geq 0 x>πx > \pi에서 sinx=1\sin x = - 1xx의 최솟값은 32π\displaystyle \frac{3}{2} \pi x>πx > \pi에서 sinx0\sin x \geq 0xx의 최솟값은 2π2 \pi 그러므로 p=32π\displaystyle p = \frac{3}{2} \pi 한편 구간 (π,32π]\displaystyle \left( \pi , \frac{3}{2} \pi \right]에서 1sinx<0- 1 \leq \sin x < 0이므로 f(x)=(sinx+12)2+1414\displaystyle f \left( x \right) = - \left( \sin x + \frac{1}{2} \right) ^{2} + \frac{1}{4} \leq \frac{1}{4} 그러므로 M=14\displaystyle M = \frac{1}{4} 따라서 p×M=38π\displaystyle p \times M = \frac{3}{8} \pi

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