미적분Ⅱ도함수의 활용수능 기출기본 문제 (3점 중반)

원점을 지나는 접선의 기울기 함수

문제

실수 tt에 대하여 원점을 지나고 곡선 y=1ex+et\displaystyle y = \frac{1}{e ^{x}} + e ^{t}에 접하는 직선의 기울기를 f(t)f ( t )라 하자. f(a)=ee\displaystyle f \left( a \right) = - e \sqrt{e}를 만족시키는 상수 aa에 대하여 f(a)f' ( a )의 값은? [3점] 13ee\displaystyle - \frac{1}{3} e \sqrt{e}12ee\displaystyle - \frac{1}{2} e \sqrt{e}23ee\displaystyle - \frac{2}{3} e \sqrt{e}56ee\displaystyle - \frac{5}{6} e \sqrt{e}ee\displaystyle - e \sqrt{e}

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해설

접점의 좌표를 (g(t),eg(t)+et)\left( g \left( t \right) , e ^{- g \left( t \right)} + e ^{t} \right)라 하자. y=1ex+et\displaystyle y = \frac{1}{e ^{x}} + e ^{t}에서 dydx=ex\displaystyle \frac{dy}{dx} = - e ^{-x}이므로 f(t)=eg(t)f \left( t \right) = - e ^{- g \left( t \right)}, f(t)=g(t)eg(t)f' \left( t \right) = g' \left( t \right) e ^{- g \left( t \right)} f(a)=e32\displaystyle f \left( a \right) = - e ^{\frac{3}{2}}에서 g(a)=32\displaystyle g \left( a \right) = - \frac{3}{2} \cdots\cdots ㉠ 이때 접선의 방정식은 y=eg(t)(xg(t))+eg(t)+ety = - e ^{- g \left( t \right)} \left( x - g \left( t \right) \right) + e ^{- g \left( t \right)} + e ^{t} 에서 이 직선이 원점을 지나므로 eg(t)g(t)+eg(t)+et=0e ^{- g \left( t \right)} g \left( t \right) + e ^{- g \left( t \right)} + e ^{t} = 0 \cdots\cdots ㉡ 이 식에 t=at = a를 대입하면 e32×(32)+e32+ea=0\displaystyle e ^{\frac{3}{2}} \times \left( - \frac{3}{2} \right) + e ^{\frac{3}{2}} + e ^{a} = 0, ea=12e32\displaystyle e ^{a} = \frac{1}{2} e ^{\frac{3}{2}} \cdots\cdots ㉢ 또 ㉡의 양변을 tt에 대하여 미분하면 g(t)eg(t)g(t)+eg(t)g(t)g(t)eg(t)+et=0- g' \left( t \right) e ^{- g \left( t \right)} g \left( t \right) + e ^{- g \left( t \right)} g' \left( t \right) - g' \left( t \right) e ^{- g \left( t \right)} + e ^{t} = 0 g(t)eg(t)g(t)=etg' \left( t \right) e ^{- g \left( t \right)} g \left( t \right) = e ^{t} 이 식에 t=at = a를 대입하면 ㉠, ㉢에 의하여 g(a)e32×(32)=ea\displaystyle g' \left( a \right) e ^{\frac{3}{2}} \times \left( - \frac{3}{2} \right) = e ^{a}, g(a)=13\displaystyle g' \left( a \right) = - \frac{1}{3} \therefore f(a)f' \left( a \right)=g(a)×eg(a)= g' \left( a \right) \times e ^{- g \left( a \right)}=(13)×e32\displaystyle = \left( - \frac{1}{3} \right) \times e ^{\frac{3}{2}}=13ee\displaystyle = - \frac{1}{3} e \sqrt{e}

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