미적분Ⅰ도함수의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

속도와 가속도 조건으로 위치함수 구하기

문제

두 실수 a(a>0)a \left( a > 0 \right), bb에 대하여 수직선 위를 움직이는 점 P\mathrm{P}의 시각 t(t0)t \left( t \geq 0 \right)에서의 위치 x(t)x \left( t \right)x(t)=t36at2+9a2t+bx \left( t \right) = t ^{3} - 6 at ^{2} + 9 a ^{2} t + b 일 때, x(t)x \left( t \right)는 다음 조건을 만족시킨다.

(가) 점 P\mathrm{P}가 출발한 후 점 P\mathrm{P}의 운동 방향이 바뀌는 순간의 위치의 차는 32\mathrm{32}이다. (나) 점 P\mathrm{P}가 출발한 후 점 P\mathrm{P}의 가속도가 0\mathrm{0}이 되는 순간의 위치는 36\mathrm{36}이다.

bab - a의 값은? [4점] 18\mathrm{18}23\mathrm{23}28\mathrm{28}33\mathrm{33}38\mathrm{38}

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해설

시각 tt에서의 점 P\mathrm{P}의 속도를 v(t)v \left( t \right), 가속도를 a(t)a \left( t \right)라 하면 v(t)=ddtx(t)=3t212at+9a2\displaystyle v \left( t \right) = \frac{d}{dt} x \left( t \right) = 3 t ^{2} - 12 at + 9 a ^{2} a(t)=ddtv(t)=6t12a\displaystyle a \left( t \right) = \frac{d}{dt} v \left( t \right) = 6 t - 12 a v(t)=0v \left( t \right) = 0에서 3(ta)(t3a)=03 \left( t - a \right) \left( t - 3 a \right) = 0이므로 t=at = a 또는 t=3at = 3 a 조건 (가)에 의하여 x(3a)x(a)\left| x \left( 3 a \right) - x \left( a \right) \right|=36(3aa)3\displaystyle = \frac{\left| 3 \right|}{6} \left( 3 a - a \right) ^{3}=4a3= 4 a ^{3} (\because a>0a > 0) 4a3=324 a ^{3} = 32에서 a=2a = 2 a(t)=0a \left( t \right) = 0에서 6t12a=06 t - 12 a = 0이므로 t=4t = 4 조건 (나)에 의하여 x(4)=16+bx \left( 4 \right) = 16 + b이므로 16+b=3616 + b = 36에서 b=20b = 20 \therefore ba=18b - a = 18

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