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

역함수 존재 k 범위

문제

00이 아닌 실수 kk에 대하여 다항함수 f(x)f ( x )의 도함수 f(x)f' ( x )f(x)=3(xk)(x2k)f' ( x ) = 3 ( x - k ) ( x - 2 k ) 이다. 함수 g(x)={f(x)(x1또는x4)f(4)f(1)3(x1)+f(1)(1<x<4)\displaystyle g ( x ) = \begin{cases} f ( x ) & ( x \leq 1 \text{또는} x \geq 4 ) \mathit{^{\mathit{^{}}}} \mathit{_{\mathit{_{}}}} \\ \mathit{^{\mathit{^{}}}} \mathit{_{\mathit{_{}}}} \frac{f ( 4 ) - f ( 1 )}{3} ( x - 1 ) + f ( 1 ) & ( 1 < x < 4 ) \end{cases} 의 역함수가 존재하도록 하는 모든 실수 kk의 값의 범위가 αk<β\alpha \leq k < \beta일 때, βα\beta - \alpha의 값은? [4점] 38\displaystyle \frac{3}{8}12\displaystyle \frac{1}{2}56\displaystyle \frac{5}{6}34\displaystyle \frac{3}{4}78\displaystyle \frac{7}{8}

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해설

그래프가 그림과 같아야 한다.

1k1 \leq k, f(1)<f(4)f ( 1 ) < f ( 4 ) f(x)=3(xk)(x2k)f' ( x ) = 3 ( x - k ) ( x - 2 k ) f(x)=x392kx2+6k2x+C\displaystyle f ( x ) = x ^{3} - \frac{9}{2} k x ^{2} + 6 k ^{2} x + C f(4)f(1)f ( 4 ) - f ( 1 )=(6472k+24k2)(192k+6k2)\displaystyle = ( 64 - 72 k + 24 k ^{2} ) - \left( 1 - \frac{9}{2} k + 6 k ^{2} \right) =18k21352k+63\displaystyle = 18 k ^{2} - \frac{135}{2} k + 63 =92(4k215k+14)\displaystyle = \frac{9}{2} ( 4 k ^{2} - 15 k + 14 ) =92(k2)(4k7)\displaystyle = \frac{9}{2} ( k - 2 ) ( 4 k - 7 )>0> 0 \therefore 1k<74\displaystyle 1 \leq k < \frac{7}{4}, βα=34\displaystyle \beta - \alpha = \frac{3}{4}

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