미적분Ⅰ정적분의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

움직인 거리

문제

시각 t=0t = 0일 때 원점을 출발하여 수직선 위를 움직이는 점 P{\mathrm{P}}의 시각 t(t0)t \left( t \geq 0 \right)에서의 속도 v(t)v \left( t \right)v(t)=3t2+6tv \left( t \right) = - 3 t ^{2} + 6 t 이다. 양수 aa에 대하여 시각 t=at = a에서 점 P{\mathrm{P}}의 위치가 00일 때, 시각 t=0t = 0에서 t=2at = 2 a까지 점 P{\mathrm{P}}가 움직인 거리는? [4점] 112112114114116116118118120120

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해설

원점에서 출발한 점 P{\mathrm{P}}의 시각 t=at = a에서의 위치가 00이므로 0av(t)dt\displaystyle \int _{0} ^{a} v \left( t \right) dt=0a(3t2+6t)dt\displaystyle = \int _{0} ^{a} \left( - 3 t ^{2} + 6 t \right) dt =[t3+3t2]0a\displaystyle = \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} - t ^{3} + 3 t ^{2} \end{array} \right] _{0} ^{a} =a3+3a2= - a ^{3} + 3 a ^{2} =a2(a3)=0= - a ^{2} \left( a - 3 \right) = 0 aa가 양수이므로 a=3a = 3, 2a=62 a = 6 시각 t=0t = 0에서 t=6t = 6까지 점 P{\mathrm{P}}가 움직인 거리는 06v(t)dt\displaystyle \int _{0} ^{6} \left| v \left( t \right) \right| dt=063t2+6tdt\displaystyle = \int _{0} ^{6} \left| - 3 t ^{2} + 6 t \right| dt =02(3t2+6t)dt+26(3t26t)dt\displaystyle = \int _{0} ^{2} \left( - 3 t ^{2} + 6 t \right) dt + \int _{2} ^{6} \left( 3 t ^{2} - 6 t \right) dt =[t3+3t2]02+[t33t2]26\displaystyle = \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} - t ^{3} + 3 t ^{2} \end{array} \right] _{0} ^{2} + \left[ \begin{array}{l} \begin{matrix} \\ \end{matrix} t ^{3} - 3 t ^{2} \end{array} \right] _{2} ^{6} =(8+12)+(216108)(812)= \left( - 8 + 12 \right) + \left( 216 - 108 \right) - \left( 8 - 12 \right) =4+108+4=116= 4 + 108 + 4 = 116

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