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0 3 오른쪽 그림과 같이

함수 y=e≈ 의 그래프와 x축, y축 및 직선 x=1로 둘러싸 인 영역의 넓이를 S라 하면

S=:)1 e≈ dx

S=[e≈ ]1)=e-1

이때, 넓이 S가 직선 y=ax에 의하여 이등분되므로

¥1¥a= (e-1)

∴ a=e-1

0 4

물의 높이가 y일 때의 수면의 반지름의 길이는 'ßy 이므로 수면의 넓이는 py이다.

따라서 t초일 때의 물의 부피를 V(t)라 하면 V(t)=:0h(t)py dy

112 112

x y

(1, a) y=e≈

y=ax

O 1

1 112

112 112

112 112

124dtdx 미적분Ⅱ

Ⅳ-3. 정적분의 활용

내신・모의고사대비 TEST

Ⅳ- 3. 정적분의 활용 본문 489~495쪽

01020304 80 05060708 2 09 - + p

10 e¤ -1 111213 ln 2

14 3p-4 15 16

8p-17 96 181920212223

12323 12158

113 154 112

V(t)=p[ y¤ ])h(t)

V(t)= p{h(t)}¤

V'(t)=ph(t)h'(t)=p(3t¤ +7)(t‹ +7t)이므로 V'(1)=p¥10¥8=80p

∴ a=80 80

05

주어진 두 넓이가 서로 같으므로 :)e - 1 {ln(x+1)-a}dx=0 yy㉠ 이때, x+1=t로 치환하면

x=0일 때 t=1, x=e-1일 때 t=e

이고 =1이므로 ㉠은

:!e (lnt-a)dt=0 yy㉡ 으로 변형된다. 부분적분법에 의해

: lntdt=tlnt-t 이므로 ㉡에 적용하면

:!e (lnt-a)dt=[tlnt-t-at]e!

:!e (lnt-a)dt=-ae-(-1-a)=0

에서 a(e-1)=1a=

06

주어진 도형을 x=k인 평면으로 잘랐을 때 단 면인 정삼각형의 밑변의 길이는 k¤ 이므로 정삼각형의 넓 이는

(k¤ )¤ =134'34 k›

134'34

11 11e-1122 124dxdt

112

112 따라서 이를 -1에서 1까지 정적분하여 구하고자 하는 입

체도형의 부피를 구하면

:_1! x› dx=2:)1 x› dx=2[ xfi]1)=

07

y에 관한 식으로 정리하면 y¤ -6xy+13x¤ =4

(y-3x)¤ =4-4x¤

∴ y=3x—2"1ç-≈xΩ¤

따라서 이 도형은 y=3x+2"1ç-≈xΩ¤ , y=3x-2"1ç-≈xΩ¤

의 두 부분으로 구성되고 이를 각각 f(x), g(x)라 하면 두 함수 y=f(x)와 y=g(x)의 교점은 (1, 3), (-1, -3)이다.

따라서 구하는 넓이는 :_1!|f(x)-g(x)|dx

=:_1!|(3x+2"1ç-≈xΩ¤ )-(3x-2"1ç-≈xΩ¤ )| dx

=4:_1!"1ç-≈xΩ¤ dx

이때, x=sinh {- …h… }로 치환하면

=cosh이고

x=-1일 때 h=- , x=1일 때 h= 이므로

4:-;2“;;2“;"1ç-≈s√in¤ h ¥cos h dh=4:

-;2“;

;2“;cos¤ h dh

=4:-;2“;;2“; dh

=4[ h+ sin2h]

-;2“;

;2“;

=4_p=2p

12 114 112

1+cos2h 1111342

1p2 1p2

124dxdh

1p2 1p2

1'3 1225510 134'320

134'34 134'34

93

Ⅳ-3. 정적분의 활용

미적분Ⅱ

Ⅳ-3. 정적분의 활용

내신・모의고사대비 TEST

0 8

h(x)가 최대일 때의 그래프와 최소일 때의 그

0 {;4“;…x<;2“;}

g(x)=cos x {;2“;…x…;4#;p}

f(x)+g(x)=sin x+cos x

{;4“;…x<;2“;}

f(x)=sin x {;2“;…x…;4#;p}

( { 9 0 {;4“;…x<;2“;}

1 {;2“;…x…;4#;p}

1 {;4“;…x<;2“;}

0 {;2“;…x…;4#;p}

(sin x-cos x)dx

=[-cos x+sin x];2“;

;2!;p('2)¤ +:)1 {(x-1)-(-"√1-x¤ `)}dx

=p+:)1 (x-1)dx+:)1 "√1-x¤ `dx

이 직선이 점 (0, 1)을 지나므로 1-ln a= (0-a)

∴ ln a=2

∴ a=e¤

따라서 접선의 방정식은 y-ln e¤

= (x-e¤ )

∴ y= x+1

이 직선이 x축과 만나는 점을 A라고 하면 그 좌표는 (-e¤ , 0)이다. 이 접선이 주어진 곡선과 접하는 점을 B(e¤ , 2), 점 B에서 x축에 내린 수선의 발을 C(e¤ , 0)이 라 하면 구하는 넓이는

(△ABC의 넓이)-:!ln x dx

이다. 이때, :!ln x dx에서 u=ln x, v'=1로 놓으면

u'= , v=x이므로

:!ln x dx=[x ln x]!-:! ¥x dx

=2e¤ -[x]¡=2e¤ -(e¤ -1)

=e¤ -1

따라서 구하는 넓이는

¥2e¤ ¥2-(e¤ -1)

=e¤ -1

e¤ -1

11

f(x)의 부정적분 중 하나를 F(x)라 하면 a=:)p f(x)dx=F(p)-F(0)

112

1x1 1x1

13e¤1

13e¤1 1 x

y

y=ln x

A O

C B

1 1a1

b=-:p2p¤f(x)dx=F(p)-F(2p¤ ) 한편,

:)p xf(2x¤ )dx= :)p 4xf(2x¤ )dx

= [F(2x¤ )]p)

= {F(2p¤ )-F(0)}

F(2p¤ )-F(0)=a-b이므로

:)p xf(2x¤ )dx= (a-b)

12

n=3일 때, A(8, 0), B(8, 8), C(0, 8)이다.

이때, 선분 BC와 곡선 y=2≈ 의 교점을 E라 하면 E(3, 8) 이다.

곡선 y=2≈ 과 직선 x=3 및 x축, y축으로 둘러싸인 부분 의 넓이가

:)3 2≈ dx=[ ]3)= - =

이므로 직사각형 COE'E에서 곡선 y=2≈ 과 직선 y=8 및 y축으로 둘러싸인 부분의 넓이는

3_8- =24- 7 11ln2 11ln27

11ln27 11ln21 11ln28 11ln22≈

x y

O

y=2x

A{8,`0}

E'{3,`0}

1 1

C{0,`8} E{3,`8} B{8,`8}

D y=log™x 11

14 114 114 114

95

Ⅳ-3. 정적분의 활용

미적분Ⅱ

Ⅳ-3. 정적분의 활용

내신・모의고사대비 TEST

∴ (색칠된 부분의 넓이)=8_8-2{24- }

C{0,`8} E{3,`8} B{8,`8}

D y=log™x

PQ”="√4-x¤ , PR”=(2-x)tan 60˘='3(2-x)이다.

또, ∠QPR=60˘이다.

∴ △PQR= ¥PQ”¥PR”¥sin 60˘

∴ △PQR= ¥"√4-x¤ ¥'3(2-x)¥

∴ △PQR= (2-x)"√4-x¤

구하는 부피는

2:)2 (2-x)"√4-x¤ dx

=3:)2"√4-x¤ dx- :)2 x"√4-x¤ dx

= 3 ¥

¥p¥2¤ - :$0{- 't } dt

=3p- :)4 't dt

=3p- [ t't]4)

=3p- ¥ ¥8=3p-4

3p-4

15

함수 y=x¤ -a의 그래프는 다음과 같고, 두 x 절편은 각각 -'a, 'a이다.

따라서 높이가 a인 평면으로 자른 단면의 넓이 S(a)는 S(a)=:

-'a

'a(-x¤ +a)dx

y=x¤ -a

-'a 'a

O x

y

-a 123

134 123 134 134

112 132

114 4-x¤ =t로 치환하면

;dD[T;=-2x 3_(반지름의 길이가

2인 사분원의 넓이) 132 134

134

12'32 112

112 S(a)=[- x‹ +ax]-'a'a = a;2#;

그러므로 구하는 입체도형의 부피 V는

V=:)1 S(a)da=:)1 a;2#;da= [ a;2%;]1)=

16

지름 AB와 평행하고(또는 지름 CD와 수직이 고) 밑면의 중심으로부터 x만큼 떨어진 평면으로 주어진 입체를 자른 단면은 다음과 같다.

이때, 단면의 넓이 S(x)는

S(x)=2"√4-x¤ ¥2-2¥ ¥"√4-x¤ ¥"√4-x¤

S(x)=4"√4-x¤ -(4-x¤ ) 따라서 구하는 부피는

2:)2 S(x)dx=2:)2 {4"√4-x¤ -(4-x¤ )}dx 2:)2 S(x)dx=8:)2"√4-x¤ dx-2:)2 (4-x¤ )dx

2:)2 S(x)dx=8¥ ¥2¥2¥p-2[4x- x‹ ]2)

2:)2 S(x)dx=8p-

8p-17

정적분과 미분의 관계에 의해

13323 132

1333

113 114

8_(반지름의 길이가 2인 사분원의 넓이) 112

"√4-x¤

"√4-x¤

"√4-x¤ "√4-x¤

45˘ 45˘

2

13158 18 13315 125

143 143

143 113

97

Ⅳ-3. 정적분의 활용

미적분Ⅱ

Ⅳ-3. 정적분의 활용

내신・모의고사대비 TEST

f '(x)= :)/` (a-t)e† dt=(a-x)e≈

이때, f'(a)=0이고 x=a의 좌우에서 f'(x)의 부호가 양에서 음으로 바뀌므로 함수 f(x)는 x=a에서 극대이 고, 최댓값을 갖는다.

부분적분법에 의하여

f(x)=:)/` (a-t)e† dt f(x)=[(a-t)e† ]/)`-:)/` (-e† )dt

f(x)=[(a-t)e† ]/)`+[e† ]/)`

f(x)=(a-x)e≈ -a+e≈ -1 f(x)=(a+1-x)e≈ -a-1

이고, 함수 f(x)의 최댓값이 x=a일 때 32이므로 f(a)=eå -a-1=32

∴ eå -a=33 …… ㉠

한편, 곡선 y=3e≈ 과 직선 y=3이 만나는 점의 x좌표는 3e≈ =3 ∴ x=0

따라서 곡선 y=3e≈ 과 두 직선 x=a, y=3으로 둘러싸인 부분의 넓이는

:)a (3e≈ -3)dx

=[3e≈ -3x]a)

=(3eå -3a)-(3-0)

=3(eå -a)-3

=3¥33-3 (∵ ㉠)

=96 96

18

ㄱ. 0<x<1 HjK 0<x¤ <1이므로 ㄱ. x¤ sin <sin …… ㉠

142 14x¤2

y

y=3e≈

x=a

y=3

x O a

3

: uv'=uv-: u'v

133dxd ㄱ.이고, 0< <;2!;< 이므로

ㄱ. sin <cos …… ㉡

ㄱ.㉠, ㉡에서 x¤ sin <sin <cos (참)

ㄴ. f(x)=sin 에 대하여

ㄴ. f '(x)=xcos , f''(x)=cos -x¤ sin ㄴ. 이때, 구간 (0, 1)에서 f''(x)>0 (∵ ㄱ)이므로 ㄴ. 곡선 y=f(x)는 아래로 볼록하다. (거짓)

ㄷ. ㄴ에 의하여 구간 (0, 1)에서 곡선 y=sin 은 아래 ㄷ.로 볼록하므로 그 그래프의 개형은 다음 그림과 같다.

ㄷ.이때, 위의 그림에서 색칠한 삼각형의 넓이는 ㄷ.;2!;_1_sin = sin 이므로

ㄷ. :)1 f(x)dx… sin (참)

따라서 옳은 것은 ㄱ, ㄷ이다. ④

19

A=:)k xsinxdx B=:K`;2“;{;2“;-x sin x}dx

=:K`;2“;;2“; dx-:K`

;2“;x sinxdx 112

112 112 112 112

x y

sin

1 O

2 1

y=sin2

14x¤2 14x¤2 14x¤2

14x¤2 14x¤2

14x¤2 14x¤2

14x¤2 14x¤2 14x¤2

1p4 14x¤2

미적분Ⅱ

Ⅳ-3. 정적분의 활용

내신・모의고사대비 TEST

이때, A=B이므로

:)k xsinxdx=:K`;2“;;2“; dx-:K`

;2“;x sinxdx

:)k xsinxdx+:K`;2“;x sinxdx=:K`;2“;;2“; dx

∴:)`;2“;x sinxdx=:K`;2“;;2“; dx

위의 식의 좌변에서 u=x,v'=sinx라 하면 u'=1, v=-cosx

이므로, 부분적분법에 의하여 (좌변)=[-xcosx]

0

;2“;-:)`;2“;(-cosx)dx

(좌변)=:)`;2“;cosxdx (좌변)=[sinx]

0

;2“;=1

또, (우변)=[;2“;x];2“;K = -;2“;k 따라서1= -;2“;k이므로

;2“;k= -1k=

-③

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