미적분Ⅱ여러 가지 미분법수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

선분 비의 극한

문제

[13 ∼ 14] 좌표평면에 두 함수 f(x)=2x{f ( x ) = 2 ^{x}}의 그래프와 g(x)=(12)x\displaystyle {g ( x ) = \left( \frac{1}{2} \right) ^{x}}의 그래프가 있다. 두 곡선 y=f(x)y = f ( x ), y=g(x)y = g ( x )가 직선 x=t{x = t}(t>0){( t > 0 )}과 만나는 점을 각각 AA, BB라 하자. 13번과 14번의 두 물음에 답하시오.

A\mathrm{A}에서 yy축에 내린 수선의 발을 H\mathrm{H}라 할 때, limt0+ABAH\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} {\frac{\overline{\mathrm{A}} B}{\overline{\mathrm{A}} H}}의 값은? [4점] 2ln22 \ln 274ln2\displaystyle \frac{7}{4} \ln 232ln2\displaystyle \frac{3}{2} \ln 254ln2\displaystyle \frac{5}{4} \ln 2ln2\ln 2

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해설

[출제의도] 선분의 길이를 이용하여 지수함수의 극한값을 구한다. A(t,2t)\mathrm{A} ( \mathit{t} , 2 ^{t} ), B(t,(12)t)\displaystyle \left. \mathrm{B} \left( \mathit{t} , \left( \frac{1}{2} \right) ^{t} \right) \right., H(0,2t)\mathrm{H} ( \mathit{0} , 2 ^{t} )에서 AH=t\displaystyle \overline{\mathrm{A}} H = \mathit{t}이고, AB=2t(12)t\displaystyle \mathrm{\overline{AB}} = \mathit{2} ^{t} - \left( \frac{1}{2} \right) ^{t}이므로 limt0+ABAH=limt0+2t(12)tt\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} \frac{\mathrm{\overline{AB}}}{\mathrm{\overline{AH}}} = \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} \frac{2 ^{t} - \left( \frac{1}{2} \right) ^{t}}{t} =limt0+{2t1t(12)t1t\displaystyle = \lim\limits _{t \rightarrow 0 +} \left\{ \frac{2 ^{t} - 1}{t} - \frac{\left( \frac{1}{2} \right) ^{t} - 1}{t} \right. =ln2ln12=2ln2\displaystyle = \ln 2 - \ln {\frac{1}{2}} = 2 \ln 2 [참고] a>0a > 0일 때, at1=sa ^{t} - 1 = s로 놓으면 at=s+1a ^{t} = s + 1이므로 t=ln(s+1)lna\displaystyle t = \frac{\ln ( s + 1 )}{\ln a} (a1)( a \ne 1 ) t0t \rightarrow 0일 때, s0s \rightarrow 0이므로 limt0at1t=lims0slnaln(s+1)\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow 0} {} \frac{a ^{t} - 1}{t} = \lim\limits _{s \rightarrow 0} {\frac{s \ln a}{\ln ( s + 1 )}} =lims0lnaln(s+1)s=lna\displaystyle = \lim\limits _{s \rightarrow 0} {\frac{\ln a}{\frac{\ln ( s + 1 )}{s}}} = \ln a

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