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15111n(n+2)1

¡

= + + + + +y

O’A¡”=4, O’B¡”=4'3이므로 ∠OA¡B¡=60˘

114

∴ ∠COA¡=60˘, ∠B¡OC=30˘

즉, R¡에서 색칠된 부분의 넓이a¡은

내신 ・ 모의고사 대비

TEST

=ln3¥1¥1=ln3 (참) ㄷ. (반례) 함수 f(x)=|x|이면 11155-x

xlim 11125x limx⁄0

S(t)= ¥OH”¥QH”

S(t)= ¥a¥eå = aeå yy`㉠

=2(cos¤ h-sin¤ h)

2sinh=2(1-sin¤ h-sin¤ h)

2sin¤ h+sinh-1=0, (2sinh-1)(sinh+1)=0

∴ sinh= (∵ h는 예각) ②

04

OA”=1, OB”="√cos¤ h+sin¤ h=1이고, 사각형 OACB가 평행사변형이므로

f(h)=OA”¥OB”¥sinh=sinh B(cosh, sinh)이고 BC”=1이므로

C(cosh+1, sinh) 11 12

111112cosh+sinh'2a 111112cosh-sinh'2a

AE”-AD”

11111AC”

111112cosh+sinh'2a

11111211111555cos45˘cosh+sin45˘sinha 111112cos(45˘-h)a

111112cosh-sinh'2a

11111211111555cos45˘cosh-sin45˘sinha 111112cos(45˘+h)a

2¥;2!;e† -1

g(h)=OC”¤

g(h)=(cosh+1)¤ +sin¤ h

g(h)=cos¤ h+2cosh+1+sin¤ h

g(h)=2+2cosh

∴ f(h)+g(h)=sinh+(2+2cosh)

=sinh+2cosh+2

∴ f(h)+g(h)='5 { sinh+ cosh}+2

∴ f(h)+g(h)='5sin(h+a)+2

{단, cos a= , sina= , 0<a<;2“;}

111155132(1+cosh)¤1

hlim⁄0+

(sin¤ h)¤

1111551152h› (1+cosh)¤

hlim⁄0+

(1-cos¤ h)¤

1111551152h› (1+cosh)¤

hlim⁄0+

(1-cosh)¤ (1+cosh)¤

11115511311122h› (1+cosh)¤

hlim⁄0+

(1-cosh)¤

11115512h›

hlim⁄0+

11553S(h)h›

lim

h⁄0+

(1-cosh)¤

11115512

B

cos`h 1-cos`h p AC”=t-1, BC”=2't

따라서 삼각형 BAC의 넓이는

AQ”=t, OQ”=1-t

∴ S=(부채꼴 OAP의 넓이)-△OQP 1111232h›

hlim⁄0+

(1-cosh)¤

11115512h›

hlim⁄0+

11553S(h)h›

hlim⁄0+

내신 ・ 모의고사 대비

TEST

㉠에 대입하면 b=2

∴ f(x)=(x¤ -2x+2)e≈ , f '(x)=x¤ e≈

f—⁄ (x)=k(x)라 하면 f(1)=e, f '(1)=e이므로

k(e)=1, k'(e)= yy ㉡

h(x)=f—⁄ (x)g(x)=k(x)g(x)의 양변을 x에 대하여 미분하면

h'(x)=k'(x)g(x)+k(x)g'(x)

∴ h'(e)=k'(e)g(e)+k(e)g'(e)

∴ h'(e)= g(e)+g'(e) (∵ ㉡`) yy ㉢ 조건 ㈏의 식g(f(x))=f '(x)에 x=1을 대입하면 g(f(1))=f '(1)g(e)=e yy ㉣ 또 ㈏의 식의 양변을 x에 대하여 미분하면

g'(f(x))f '(x)=f "(x) 이 식에 x=1을 대입하면

g'(f(1)) f '(1)=f "(1) g'(e)¥e=f "(1)

이때 f "(x)=2xe≈ +x¤ e≈ =(x¤ +2x)e≈ 이므로 f "(1)=3e

g'(e)= = =3 yy ㉤

㉣, ㉤을 ㉢에 대입하면 h'(e)= ¥e+3

h'(e)=1+3=4

09

f '(x)=1+{ f(x)}¤ 이므로 g(x)=ln f'(x)=ln[1+{ f(x)}¤¤ ]

g'(x)=

g'(x)= =2f(x)

g'{ }=2f { }=2¥1=2 {∵ f{ }=1}

g(x)=ln f'(x)에서 g'(x)= f "(x) 111f '(x) 1p4

1p4 1p4

2f(x)[1+{ f(x)}¤ ] 1111111121+{ f(x)}¤

2f(x)f'(x) 1111121+{ f(x)}¤

11e

123ee f "(1) 1124e 11e

11e 따라서 t=1일 때,

= +

08

f(x)=(x¤ +ax+b)e≈ 에서 f '(x)=(2x+a)e≈ +(x¤ +ax+b)e≈

={x¤ +(a+2)x+a+b}e≈

조건 ㈎에서 f(1)=e, f '(1)=e이므로 f(1)=(1+a+b)e=e

1+a+b=1 ∴ a+b=0 yy ㉠ f '(1)={1+(a+2)+a+b}e

=(a+3)e=e (∵ ㉠`) a+3=1 ∴ a=-2

㉠에 대입하면 b=2

∴ f(x)=(x¤ -2x+2)e≈ , f '(x)=x¤ e≈

h(x)=f—⁄ (x)g(x)에 x 대신 f(x)를 대입하면 h(f(x))=f—⁄ ( f(x))g(f(x))

=xf '(x) (∵ 조건 ㈏`)

이때 h(f(x))=xf '(x)의 양변을 x에 대하여 미분하면 h'(f(x))f '(x)=f '(x)+xf "(x)

위의 식에 x=1을 대입하면

h'(e)¥e=e+f "(1) yy ㉡ 한편 f '(x)=x¤ e≈ 에서

f "(x)=2xe≈ +x¤ e≈ =(x¤ +2x)e≈

이므로 f "(1)=3e

㉡에서 h'(e)¥e=e+3e=4e이므로 h'(e)=4

f(x)=(x¤ +ax+b)e≈ 에서 f '(x)=(2x+a)e≈ +(x¤ +ax+b)e≈

={x¤ +(a+2)x+a+b}e≈

조건 ㈎에서 f(1)=e, f '(1)=e이므로 f(1)=(1+a+b)e=e

1+a+b=1 ∴ a+b=0 yy ㉠ f '(1)={1+(a+2)+a+b}e

=(a+3)e=e (∵ ㉠`) a+3=1 ∴ a=-2

11 12 1p 14 123dSdt

이때 f "(x)=[1+{ f(x)}¤ ]'=2f(x)f '(x)이므로

g'(x)= =2f(x)

g'{ }=2f { }=2¥1=2

10

조건 ㈎에 의해 직선 l이 제2사분면을 지나지 않 고, 조건 ㈏에 의해 직선 l과 x축 및 y축으로 둘러싸인 도형인 직각이등변삼각형의 넓이가 2이므로 다음 그림과 같이 직선 l의 x절편과 y절편은 각각 2, -2이다.

따라서 직선 l의 방정식은 y=x-2이고 점 (4, 2)를 지 나므로

f(4)=2, f '(4)=1 한편g(x)=xf(2x)에서

g'(x)=f(2x)+2xf '(2x)

g'(2)=f(4)+4f '(4)

=2+4=6

11

직선 y=g(x)는 점 A(1, 2)를 지나고 y=f(x) 가 위로 볼록한 함수이므로 닫힌구간 [0, 4]에서 f(x)…g(x)를 만족시키기 위해서는 다음 그림과 같이 직선 y=g(x)가 함수 y=f(x)의 그래프와 점 (1, 2) 에서 접해야 한다.

y=g(x)

2

1 4

y=f(x)

x y

O A

O 2 4

-2

x

y l

f(4)

y=f(x) 1p4

1p4

2f(x)f '(x) 111112f '(x)

f(x)=2'2sin x에 대하여

f'(x)=2'2 cos = pcos x 이므로 함수 y=f(x) 위의 점 (1, 2)에서의 접선의 기 울기는

f '(1)= pcos =

따라서 점 (1, 2)에서의 접선의 방정식은 g(x)= (x-1)+2= x- +2

g(3)=p+2

12

f(x)=ax¤ +bx+c라 하면 f '(x)=2ax+b, f "(x)=2a g(x)=f(x)e—≈ 에서

g'(x)=f'(x)e—≈ -f(x)e—≈

g'(x)={ f '(x)-f(x)}e—≈

g'(x)={-ax¤ +(2a-b)x+b-c}e—≈

g"(x)={ f "(x)-f '(x)}e—≈ -{ f '(x)-f(x)}e—≈

g'(x)={ f "(x)-2f '(x)+f(x)}e—≈

g'(x)=(2a-4ax-2b+ax¤ +bx+c)e—≈

g'(x)={ax¤ +(b-4a)x+2a-2b+c}e—≈

조건 ㈎에 의해g"(1)=g"(4)=0이므로

이차방정식 ax¤ +(b-4a)x+2a-2b+c=0의 두 근 은 1, 4이다. 이때 근과 계수의 관계에 의하여

=5, =4

b=-a, c=0

g(x)=(ax¤ -ax)e—≈ =a(x¤ -x)e—≈ 에서 a>0일 때 g(x)=0, g(x)=¶

a<0일 때 g(x)=0, g(x)=-¶

g(0)=0, g(1)=0

이고, 두 점 (1, g(1)), (4, g(4))가 변곡점이므로 y=g(x)의 그래프의 개형은 다음과 같다.

lim

x⁄-¶

lim

xڦ

xlim⁄-¶

xlimڦ

2a-2b+c 15512412335a 15512434a-ba

1p2 1p2 1p2

1p2 1p4 125 '2 2

1p4 125 '2 2 1p4 1p4 1p4

내신 ・ 모의고사 대비

TEST 그런데 조건 ㈏에서 -1<k<0인 점 (0, k)에서 그을

수 있는 접선의 개수가 3이라 하였으므로 가능한 그래프 의 개형은 a>0인 그래프이다.

이때 -1<k<0인 경우만 접선의 개수가 3이므로 k=-1, k=0인 경우, 접선의 개수는 2이고, k=-1인 경우, 변곡점 (1,g(1)), 즉 (1, 0)을 지남을 알 수 있다.

즉 곡선 위의 점 (1, 0)에서 그은 접선 y=g'(1)(x-1)= x-가 점 (0, -1)을 지나므로

- =-1 ∴ a=e

g(x)=e(x¤ -x)e—≈

g(-2)_g(4)=e(4+2)e¤ _e(16-4)e—›

=6_12=72

[참고]

k=0, -1<k<0, k=-1의 경우, 그을 수 있는 접선을 살펴보면 다음과 같다.

x y

k O

-1 -1<k<0

x y

O k=0

-1 1ae

1ae 1ae

x y

O 1

a<0

y=g{x}

x y

k O

1

-1 a>0

y=g{x}

72

13

y=3≈ 에 대하여 y'=3≈ ln3이므로 점 (k, 3˚ )에 서 곡선 y=3≈ 에 접하는 직선의 방정식은

y-3˚ =3˚ ln3(x-k)

이 직선이 x축과 만나는 점 A의 x좌표를 구하면 -3˚ =3˚ ln3(x-k),

x-k=-∴ x=k- ∴ A{k- , 0}

y=a≈ —⁄ 에 대하여 y'=a≈ —⁄ lna이므로 점 (k, a˚ —⁄ )에서 곡선 y=a≈ —⁄ 에 접하는 직선의 방정식은

y-a˚ —⁄ =a˚ —⁄ lna(x-k)

이 직선이 x축과 만나는 점 B의 x좌표를 구하면 -a˚ —⁄ =a˚ —⁄ lna(x-k),

x-k=-∴ x=k- ∴ B{k- , 0}

H(k, 0)에 대하여 AH”=k-{k- }=

BH”=k-{k- }=

이때 AH”=2BH”이므로

=

lna=2ln3=ln9 ∴ a=9

AH”=2BH”이므로 점 (k, a˚ —⁄ )에서 곡선 y=a≈ —⁄ 에 접하는 직선의 기울기는 곡선 y=3≈ 에 접하는 직선의 기울기의 2배이다.

∴ a˚ —⁄ ¥lna=2¥3˚ ¥ln3 이때 a˚ —⁄ =3˚ 이므로

11lna2 11ln31

11lna1 11lna1

11ln31 11ln31

11lna1 11lna1

11lna1 11ln31 11ln31

11ln31 k=-1

x y

O

접선 3개 -1

두 개의 접점이 하나로 모인다.

변곡점

3˚ ¥lna=2¥3˚ ¥ln3

lna=2ln3=ln9 ∴ a=9

14

g(x)=100| f(x)|- | f(x˚ )|

g(x)=100| f(x)|-(| f(x)|+| f(x¤ )|

+y+| f(x« )|) g(x)=100| f(x)|-| f(x)|-| f(x¤ )|

-y-| f(x« )|

이고, f(x« )=e≈«±⁄ -1에 대하여 n이 홀수일 때와 짝수 일 때의 `y=f(x« )의 그래프의 개형은 다음과 같다.

n이 홀수일 때 n이 짝수일 때

그래프에서 확인되듯이 n이 홀수일 때에는 x=-1을 기준으로 f(x« )의 값의 부호가 달라지고, n이 짝수일 때 에는 f(x« )의 값이 항상 양수임을 알 수 있다.

즉 n이 짝수이면 모든 실수 x에 대하여

| f(x« )|=f(x« )

n이 홀수이면 x=-1을 기준으로

| f(x« )|=[

이므로

g(x)=

g'(x)=

100f'(x)-f'(x)-2xf'(x¤ )

-3x¤ f'(x‹ )-y (x>-1) -100f'(x)+f'(x)-2xf'(x¤ )

+3x¤ f'(x‹ )-y (x<-1) (\

{\ 9

100 f(x)-f(x)-f(x¤ )-f(x‹ )-y (xæ-1) -100 f(x)+f(x)-f(x¤ )+f(x‹ )-y

(x<-1) (\

{\ 9

-f(x« ) (xæ-1) -f(x« ) (x<-1)

O x

e-1 y y=f(xn)

-1 O x

e-1 y y=f(xn)

¡n k=1

이때g(x)가 실수 전체의 집합에서 미분가능하려면 x=-1에서 미분가능해야 한다. 즉

g'(x)= g'(x) 이어야 한다.

f'(x)=e≈ ±⁄ 에서 f'(-1)=1, f'(1)=e¤ 이므로 g'(x)

=100 f'(-1)-f'(-1)+2f'(1)-3f'(-1)+y

=100-1+2e¤ -3+4e¤ -y

=(100-1-3-5-y)+(2e¤ +4e¤ +y) yy ㉠ g'(x)

=-100 f'(-1)+f'(-1)+2f'(1)+3f'(-1)+y

=-100+1+2e¤ +3+4e¤ +y

=(-100+1+3+5+y)+(2e¤ +4e¤ +y) yy ㉡ 이때 1+3+5+y+19=100이므로 n=19일 때 ㉠과

㉡의 값은

0+(2e¤ +4e¤ +y+18e¤ ) 으로 같게 된다.

또한 n=20일 때에도 ㉠과 ㉡의 값이 0+(2e¤ +4e¤ +y+20e¤ ) 으로 같게 된다.

따라서 g(x)가 실수 전체의 집합에서 미분가능하도록 하는 자연수 n의 값의 합은

19+20=39 39

15

점 P가 매초 1의 속력으로 움직이므로 t초 후 호 AP의 길이는 t이다. 이때 반지름 OA의 길이가 1이므 로 t초 후 선분 OP가 x축의 양의 방향과 이루는 각의 크 기도 t이다.

점 Q에서 선분 OA에 내린 수선의 발을 H라 하면

△BOA∽△QHA이므로 삼각형 QHA는 직각이등변 삼각형이다.

xlim ⁄-1-xlim⁄-1+

xlim ⁄-1-xlim⁄-1+

내신 ・ 모의고사 대비

TEST

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