미적분Ⅱ여러 가지 미분법수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

삼각형 넓이 극한

문제

양수 tt에 대하여 곡선 y=ex21(x0)y = e ^{x ^{2}} - 1 \left( x \geq 0 \right) 이 두 직선 y=ty = t, y=5ty = 5 t와 만나는 점을 각각 A{\mathrm{A}}, B{\mathrm{B}}라 하고, 점 B{\mathrm{B}}에서 xx축에 내린 수선의 발을 C{\mathrm{C}}라 하자. 삼각형 ABC{\mathrm{ABC}}의 넓이를 S(t)S ( t )라 할 때, limt0+S(t)tt\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} \frac{S ( t )}{t \sqrt{t}}의 값은? [3점] 54(51)\displaystyle \frac{5}{4} ( \sqrt{5} - 1 )52(51)\displaystyle \frac{5}{2} ( \sqrt{5} - 1 )5(51)\displaystyle 5 ( \sqrt{5} - 1 )54(5+1)\displaystyle \frac{5}{4} ( \sqrt{5} + 1 )52(5+1)\displaystyle \frac{5}{2} ( \sqrt{5} + 1 )

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해설

함수 yy=ex21= e ^{x ^{2}} - 1 \cdots\cdots ㉠ 와 직선 y=ty = t와의 교점 A\mathrm{A}의 좌표는 tt=ex21= e ^{x ^{2}} - 1, ex2=1+te ^{x ^{2}} = 1 + t, x=ln(1+t)\displaystyle x = \sqrt{\ln \left( 1 + t \right)} \therefore A(ln(1+t),t)\displaystyle \mathrm{A} \mathit{\left( \sqrt{\ln \left( 1 + t \right)} , t \right)} 곡선 ㉠과 직선 y=5ty = 5 t와의 교점 B\mathrm{B}의 좌표는 5t5 t=ex21= e ^{x ^{2}} - 1, ex2=1+5te ^{x ^{2}} = 1 + 5 t, x=ln(1+5t)\displaystyle x = \sqrt{\ln \left( 1 + 5 t \right)} \therefore B(ln(1+5t),5t)\displaystyle \mathrm{B} \mathit{\left( \sqrt{\ln \left( 1 + 5 t \right)} , 5 t \right)} 삼각형 ABC\mathrm{ABC}의 넓이가 S(t)S \left( t \right)이므로 점 A\mathrm{A}에서 직선 BC\mathrm{BC}에 내린 수선의 발을 H\mathrm{H}라 하면 S(t)S \left( t \right)=12×BC×AH\displaystyle = \frac{1}{2} \times \mathrm{\overline{BC}} \times \overline{AH} =12×5t×(ln(1+5t)ln(1+t))\displaystyle = \frac{1}{2} \times 5 t \times \left( \sqrt{\ln \left( 1 + 5 t \right)} - \sqrt{\ln \left( 1 + t \right)} \right) S(t)tt\displaystyle \frac{S \left( t \right)}{t \sqrt{t}}=52×(ln(1+5t)tln(1+t)t)\displaystyle = \frac{5}{2} \times \left( \sqrt{\frac{\ln \left( 1 + 5 t \right)}{t}} - \sqrt{\frac{\ln \left( 1 + t \right)}{t}} \right) \therefore limt0+S(t)tt\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} {\frac{S \left( t \right)}{t \sqrt{t}}} =limt0+52×(ln(1+5t)tln(1+t)t)\displaystyle = \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} {\frac{5}{2} \times \left( \sqrt{\frac{\ln \left( 1 + 5 t \right)}{t}} - \sqrt{\frac{\ln \left( 1 + t \right)}{t}} \right)} =52(51)\displaystyle = \frac{5}{2} \left( \sqrt{5} - 1 \right)

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