미적분Ⅰ정적분의 활용수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

속도와 움직인 거리 최솟값

문제

원점을 출발하여 수직선 위를 움직이는 점 PP의 시각 t(0t5)t ( 0 \leq t \leq 5 )에서의 속도 v(t)v ( t )가 다음과 같다. v(t)={4t(0t<1)2t+6(1t<3)t3(3t5)\displaystyle v ( t ) = {\begin{cases} 4 t ( 0 \leq t < 1 ) \\ - 2 t + 6 ( 1 \leq t < 3 ) \\ t - 3 ( 3 \leq t \leq 5 ) \end{cases}} 0<x<30 < x < 3인 실수 xx에 대하여 점 PP가 시각 t=0t = 0에서 t=xt = x까지 움직인 거리, 시각 t=xt = x에서 t=x+2t = x + 2까지 움직인 거리, 시각 t=x+2t = x + 2에서 t=5t = 5까지 움직인 거리 중에서 최소인 값을 f(x)f ( x )라 할 때, 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [4점] [보 기] ㄱ. f(1)=2f ( 1 ) = 2 ㄴ. f(2)f(1)=12v(t)dt\displaystyle f ( 2 ) - f ( 1 ) = \int _{1} ^{2} {v ( t ) dt} ㄷ. 함수 f(x)f ( x )x=1x = 1에서 미분가능하다.

ㄱ, ㄴㄱ, ㄷㄴ, ㄷ

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해설

시각 t=0t = 0에서 t=xt = x까지 움직인 거리를 l1l _{1} 시각 t=xt = x에서 t=x+2t = x + 2까지 움직인 거리를 l2l _{2} 시각 t=x+2t = x + 2에서 t=5t = 5까지 움직인 거리를 l3l _{3}이라 하자. ㄱ. x=1x = 1인 경우 l1=2l _{1} = 2, l2=4l _{2} = 4, l3=2l _{3} = 2이므로 f(1)=2f ( 1 ) = 2 \therefore 참 ㄴ. x=2x = 2인 경우 l1=5l _{1} = 5, l2=32\displaystyle l _{2} = \frac{3}{2}, l3=32\displaystyle l _{3} = \frac{3}{2}이므로 f(2)=32\displaystyle f ( 2 ) = \frac{3}{2} 따라서 f(2)f(1)=322=12\displaystyle f ( 2 ) - f ( 1 ) = \frac{3}{2} - 2 = - \frac{1}{2} 12v(t)dt=12(2t+6)dt=3\displaystyle \int _{1} ^{2} {v ( t ) dt} = \int _{1} ^{2} {( - 2 t + 6 ) dt} = 3 f(2)f(1)12v(t)dt\displaystyle \therefore f ( 2 ) - f ( 1 ) \ne \int _{1} ^{2} {v ( t ) dt} \therefore 거짖 ㄷ. hh가 충분히 작은 양수일 때 그림에서 보는 것처럼

1h<x<11 - h < x < 1에서 f(x)=12x4x=2x2f(x)=4x\displaystyle f ( x ) = \frac{1}{2} \cdot x \cdot 4 x = 2 x ^{2} \rightarrow f' ( x ) = 4 x 44 1<x<1+h1 < x < 1 + h에서 f(x)=212((x+2)3)2f(x)=x+1\displaystyle f ( x ) = 2 - \frac{1}{2} ( ( x + 2 ) - 3 ) ^{2} \rightarrow f' ( x ) = - x + 1 00 따라서 f(x)f' ( x )x=1x = 1에서의 좌우 미분계수가 다르므로 미분불가능 \therefore 거짓

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