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

속도와 거리 최댓값 빈칸

문제

원점을 동시에 출발하여 수직선 위를 움직이는 두 점 P\mathrm{P}, Q\mathrm{Q}의 시각 tt에서의 속도가 각각 v1(t)=12t23t\displaystyle v _{\mathrm{1}} \left( \mathit{t} \right) = \frac{1}{2} t ^{2} - 3 t, v2(t)=12t2+t\displaystyle v _{\mathrm{2}} \left( \mathit{t} \right) = \mathit{-} \frac{1}{2} t ^{2} + t 이다. 다음은 두 점 P\mathrm{P}, Q\mathrm{Q}가 출발 후 처음으로 만날 때까지 두 점 P\mathrm{P}, Q\mathrm{Q} 사이의 거리의 최댓값을 구하는 과정이다. 두 점 P\mathrm{P}, Q\mathrm{Q}의 시각 tt에서의 위치를 각각 x1(t)x _{\mathrm{1}} \left( \mathit{t} \right), x2(t)x _{\mathrm{2}} \left( \mathit{t} \right)라 하면 x1(t)=16t332t2\displaystyle x _{\mathrm{1}} \left( \mathit{t} \right) = \frac{1}{6} t ^{3} - \frac{3}{2} t ^{2} x2(t)=()x _{2} \left( \mathit{t} \right) = \left. {\square {( \text{가} ) _{{} _{{} _{}}} ^{{} ^{{} ^{}}}}} \right. 출발 후 처음으로 두 점 P\mathrm{P}, Q\mathrm{Q}가 만나는 시각은 t=6t = 6이다. 0<t60 < t \leq 6에서 두 점 P\mathrm{P}, Q\mathrm{Q} 사이의 거리를 l(t)l \left( t \right)라 하면 l(t)l \left( t \right)t=()t = \left. {\square {( \text{나} ) _{{} _{{} _{}}} ^{{} ^{{} ^{}}}}} \right.일 때 극대이면서 최대이므로 l(t)l \left( t \right)의 최댓값은 ()\left. {\square {( \text{다} ) _{{} _{{} _{}}} ^{{} ^{{} ^{}}}}} \right.이다.

위의 (가)에 알맞은 식을 f(t)f \left( t \right)라 하고, (나), (다)에 알맞은 수를 각각 aa, bb라 할 때, a×bf(2)\displaystyle \frac{a \times b}{f \left( 2 \right)}의 값은? [4점] 60606262646466666868

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해설

두 점 P\mathrm{P}, Q\mathrm{Q}의 시각 tt에서의 위치를 각각 x1(t)x _{\mathrm{1}} \left( \mathit{t} \right), x2(t)x _{\mathrm{2}} \left( \mathit{t} \right)라 하면 x1(t)=0tv1(t)dt=16t332t2\displaystyle x _{\mathrm{1}} \left( \mathit{t} \right) = \int _{0} ^{t} {v _{\mathrm{1}} \left( \mathit{t} \right) dt} = \frac{1}{6} t ^{3} - \frac{3}{2} t ^{2} x2(t)=0tv2(t)dt=16t3+12t2\displaystyle x _{\mathrm{2}} \left( \mathit{t} \right) = \int _{0} ^{t} {v _{\mathrm{2}} \left( \mathit{t} \right) dt} = \left. {\square {- \frac{1}{6} t ^{3} + \frac{1}{2} t ^{2} _{{} _{}} {}^{{} ^{}}}} \right. 출발 후 처음으로 두 점 P\mathrm{P}, Q\mathrm{Q}가 만나는 시각은 t=6t = 6이다. 0<t60 < t \leq 6에서 두 점 P\mathrm{P}, Q\mathrm{Q} 사이의 거리를 l(t)l \left( t \right)라 하면 l(t)=16t332t2(16t3+12t2)=13t32t2\displaystyle l \left( t \right) = \left| \frac{1}{6} t ^{3} - \frac{3}{2} t ^{2} - \left( - \frac{1}{6} t ^{3} + \frac{1}{2} t ^{2} \right) \right| = \left| \frac{1}{3} t ^{3} - 2 t ^{2} \right| g(t)=13t32t2\displaystyle g \left( t \right) = \frac{1}{3} t ^{3} - 2 t ^{2}이라 하면 g(t)=0g' \left( t \right) = 0에서 t=0t = 0, 44 따라서 l(t)l \left( t \right)t=4t = \left. {\square {4 _{{} _{{} _{}}} ^{{} ^{{} ^{}}}}} \right.일 때 극대이면서 최대이므로 l(t)l \left( t \right)의 최댓값은 323\displaystyle \left. {\square {\frac{32 ^{{} ^{}}}{3 _{}}}} \right.이다. (가)에 알맞은 식은 f(t)=16t3+12t2\displaystyle f \left( t \right) = \mathit{-} \frac{1}{6} t ^{3} + \frac{1}{2} t ^{2} (나), (다)에 알맞은 수는 각각 a=4a = 4, b=323\displaystyle b = \frac{32}{3} \therefore a×bf(2)=64\displaystyle \frac{a \times b}{f \left( 2 \right)} = 64

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