• 검색 결과가 없습니다.

정적분과 무한급수

문서에서 Ⅰ 함수의 극한 (페이지 104-116)

p. 181

유제 pp. 182~184

⑴ 주어진 식을 변형하면

ㅇㅇ (2n+k)‹ = 4 {2+ }‹ ¥

이때 2+ =2+ k를 x로 바꾸면 적분구간은 [2, 3]이므로 정적분으로 나타내어 값을 계산하면 ㅇㅇ 4 {2+ }‹ ¥

=4 x‹ dx=[x› ]3@

=81-16=65

⑵ 주어진 식을 변형하면

ㅇㅇ = {1+ }¤ ¥

이때 1+ =1+ k를 x로 바꾸면 적분구간은 [1, 4]이므로 정적분으로 나타내어 값을 계산하면 ㅇㅇ {1+ }¤ ¥

= x¤ dx= [ x‹ ]4!

= { - }=7 1 3 64

3 1 3

1 3 1 : 3

1

1 4

3

3 n 3k

n

¡n k=1

1 lim 3

nڦ

4-1 n 3k

n

3 n 3k

n

¡n k=1

1 lim 3

nڦ

(n+3k)¤

n‹

¡n k=1 nlim⁄¶

:2 3

1 n k n

¡n k=1

lim

nڦ

3-2 n k

n

1 n k n

¡n k=1 nlim⁄¶

¡n k=1

4 lim n›

nڦ

8 1

18 ⑴ 65 ⑵ 7 19 20 5

21 ⑴ ⑵ 22 2 23 5

6 28

3 65

4

1 3 ㅇㅇ {1+ }¤

= {1+ k}¤ ¥

= (1+x)¤ dx

⑶ 1+ k=1+ k를 x로 바꾸면 적분구간은 [1, 4]이고, 직사각형의 가로, 세로의 길이는 각각

, {1+ k}¤

이므로 정적분으로 나타내면 ㅇㅇ {1+ }¤

= {1+ k}¤ ¥

=::` x¤ dx

1 1 4 4

3 n 4-1

n

¡n k=1 nlim⁄¶

3 n 3k

n

¡n k=1 nlim⁄¶

4-1 n 4-1

n

4-1 n 3

n ::`00

3 3

3 n 3-0

n

¡n k=1 nlim⁄¶

3 n 3k

n

¡n k=1 nlim⁄¶

다항함수의적분법

105

주어진 등식의 좌변에서 a+ k를 x로 바꾸면 적분

구간은 [a, 4]이므로 정적분으로 나타내면

ㅇㅇ f {a+ k}¥

= f {a+ k}¥ ¥

= f(x)dx

b f(x)dx와 비교하면

ㅇㅇb= , a=1ㅇㅇ∴ a=1, b=

ㅇㅇ∴ ab=

주어진 식을 변형하면

ㅇㅇ {1+ }¤ = {1+ }¤ ¥

이때 1+ =1+ k를 x로 바꾸면 적분구간은 [1, 3]이므로 정적분으로 나타내면

ㅇㅇ {1+ }¤ ¥ = x¤ dx

x¤ dx와 비교하면

ㅇㅇ1= , b=3ㅇㅇ∴ a=2, b=3 ㅇㅇ∴ a+b=5

⑴ 주어진 식을¡를 이용하여 간단히 나타내면 ㅇㅇ {(2n+1)‹ +(2n+2)‹ +y+(2n+n)‹ }

= ¥

= [{2+ }‹ +{2+ }

+y+{2+ }‹

ㅇㅇ= {2+ }‹ ¥

이때 2+ =2+ k를 x로 바꾸면 적분구간은 [2, 3]이므로 정적분으로 나타내어 값을 계산하면 ㅇㅇ {2+ }‹ ¥ = x‹ dx=[ x› ]

2 3

= -4=65 4 81

4

1 : 4

2

1 3

n k n

¡n k=1 nlim⁄¶

3-2 n k

n

1 n k n

¡n k=1 nlim⁄¶

1 n n n 2

n 1

lim n

nڦ

1 n (2n+1)‹ +(2n+2)‹ +y+(2n+n)‹

lim n‹

nڦ

1 lim n›

nڦ

1 2

a 2 :1

b

:1

a 3

2 2 n 2k

n

¡n k=1

a lim 2

nڦ

3-1 n 2k

n

2 n 2k

n

¡n k=1

a lim 2

nڦ

2k n a n

¡n k=1 nlim⁄¶

0 2

1 3

1 3 1

4-a :1

4

:a

1 4

4-a

1 4-a 4-a

n 4-a

n

¡n k=1

lim

nڦ

1 n 4-a

n

¡n k=1 nlim⁄¶

4-a

9

n

1

⑵ 주어진 식을¡를 이용하여 간단히 나타내면

ㅇㅇ [{2+ }¤ +{2+ }¤ +y+{2+ }¤ ] ㅇㅇ= {2+ }¤ ¥

= {2+ }¤ ¥

이때 2+ =2+ k를 x로 바꾸면 적분구간은 [2, 4]이므로 정적분으로 나타내어 값을 계산하면 ㅇㅇ {2+ }¤ ¥

= x¤ dx= [ x‹ ]4@

= { - }=

구간 [0, 2]를 n등분하였으므로

ㅇㅇOA”¡’= , OA”™”= , y, OA”˚’= , y

따라서 점 A˚의 좌표는ㅇㅇ{ , 0}

또한 점 B˚의 좌표는ㅇㅇ{ , { } } ㅇㅇ∴ A’˚B˚”={ }

ㅇㅇ∴ A’˚B˚”= { }

= { }‹ ¥

이때 = k를 x로 바꾸면 적분구간은 [0, 2]이 므로 정적분으로 나타내어 값을 계산하면

ㅇㅇ { }‹ ¥ = x‹ dx

= [ x› ]2)=2

BC”를 n등분한 점이 P¡, P™, y, P«–¡이므로

ㅇㅇBP”¡’= , BP”™’= ,

ㅇㅇ y, BP”˚’= , y

또 ∠ABC=∠ABP˚이므로 정삼각형 △ABC에서 ㅇㅇ∠ABC=∠ABP˚=

따라서 △ABP˚에서 제이코사인법칙을 이용하여 A’P˚”¤

을 구하면

p 3 k n 2 n 1

n

A

C B y y

1

3 2

1 4 1 2 1:)2 2 2 n 2k

n

¡n k=1

1 lim 2

nڦ

2-0 n 2k

n

2 n 2k

n

¡n k=1

1 lim 2

nڦ

2k n

¡n k=1

1 lim n

nڦ

¡n k=1

1 lim n

nڦ

2k n

2k n 2k

n 2k

n

2k n 4

n 2

n

2 2

28 3 8 3 64

3 1 2

1 3 1 :24 2

1 2

2 n 2k

n

¡n k=1

1 lim 2

nڦ

4-2 n 2k

n

2 n 2k

n

¡n k=1

1 lim 2

nڦ

1 n 2k

n

¡n k=1 nlim⁄¶

2n n 4

n 2

n 1 lim n

nڦ

정답과해설

106

ㅇㅇA’P˚”¤ =AB”¤ +BP˚”¤ -2AB”¥BP˚”¥cos (∠ABP˚)

=1¤ +{ }¤ -2¥1¥ ¥cos

={ }¤ - +1

ㅇㅇ∴ limn⁄¶ ;Kn+!A’P˚”¤ =limn⁄¶;Kn+![{ }¤ - +1]¥

이때 = k를 x로 바꾸면 적분구간은 [0, 1]이 므로 정적분으로 나타내어 값을 계산하면

ㅇㅇlim

n⁄¶;Kn+![{ }¤ - +1]¥

= (x¤ -x+1)dx

=[ x‹ - x¤ +x]1)

={ - +1}=5 6 1

2 1 3

1 2 1 3 :)1

1 n k n k n 1-0

n k n

1 n k n k n 1

n k n k n

p 3 k n k

n

정적분 f(t)dt, g(t)dt는 모두 상수이므로

⋯ ⋯ g(t)dt=a (a는 상수) yy㉠⋯

⋯ ⋯ f(t)dt=b (b는 상수) yy㉡⋯

로 놓으면 함수 f(x), g(x)는

⋯f(x)=x¤ +a, g(x)=bx 이를 각각 ㉠, ㉡에 대입하면

⋯a= g(t)dt= bt dt

=[ bt¤ ]1)= b

⋯∴ b=2a yy㉢⋯

⋯b= f(t)dt= (t¤ +a)dt

=[ t‹ +at]1)= +a1 3 1

3

:)1 :)1

1 2 1

2

:)1 :)1

:)1 :)1

:)1

1

:)1

1 ② 2 3 ① 4 ③ 5 -6'3

6 1 7 ③ 8 1 9 9 10 15

11 ④ 12 15 31

5

pp. 185~187

연습 문제

⋯∴ a-b=- yy㉣⋯

㉢, ㉣을 연립하여 풀면⋯ ⋯a= , b=

따라서 함수 f(x), g(x)는

⋯f(x)=x¤ + , g(x)= x

⋯∴ f(1)+g(1)={1+ }+ =2

주어진 식을¡를 이용하여 간단히 나타내면 ㅇㅇ {(2n-1)› +(2n-2)› +y+(2n-n)› }

ㅇㅇ= [{ }› +{ }› +y+{ } ] ㅇㅇ= {2- }

ㅇㅇ= [-{-2+ }]› ¥

ㅇㅇ= {-2+ }› ¥

이때 -2+ =-2+ k를 x로 바꾸면 적 분 구간은 [-2, -1]이므로 정적분으로 나타내어 값을 계산하면

ㅇㅇ {-2+ }› ¥

= x› dx=[ xfi ]-_1@

=- -{- }=

f(x)= (t¤ -t-2)dt의 적분구간에 변수 x가 있으므 로 양변을 x에 대하여 미분하면

⋯f'(x)=x¤ -x-2=(x+1)(x-2) f '(x)=0인 x의 값은⋯ ⋯x=-1 또는 x=2 함수 f(x)의 증가, 감소를 표로 나타내면 다음과 같다.

따라서 함수 f(x)는 x=-1에서 극대이고, x=2에서 극소이므로 극댓값과 극솟값을 각각 구하면

⋯ ⋯ (극댓값)=f(-1)=:_-!1 (t¤ -t-2)dt=0

3

:_/!

31 5 32

5 1 5

1 :-2-1 5

1 n k n

¡n k=1 nlim⁄¶

-1-(-2) n k

n

1 n k n

¡n k=1 nlim⁄¶

1 n k n

¡n k=1

lim

nڦ

k n

¡n k=1

1 lim n

nڦ

2n-n n 2n-2

n 2n-1

n 1 lim n

nڦ

1 lim nfi

nڦ

2

2 3 1 3 2 3 1

3

2 3 1 3 1

3

x y -1 y 2 y

f '(x) + 0 - 0 +

f(x) ↗ 극대 ↘ 극소 ↗

다항함수의적분법

107

⋯ ⋯ (극솟값)=f(2)=:_2! (t¤ -t-2)dt

=[ t‹ - t¤ -2t]2_!

={ -2-4}-{- - +2}

=-따라서 극댓값과 극솟값의 합은

⋯0+{-

}=-f(x)+ t f '(t)dt= x‹ + x¤ +2x+1⋯ ⋯y ㉠의 적분구간에 변수 x가 있으므로 양변을 x에 대하여 미분 하면

⋯f'(x)+x f'(x)=x¤ +3x+2

⋯(x+1) f'(x)=(x+1)(x+2) 위의 등식은 x에 대한 항등식이므로

⋯f'(x)=x+2

이때 f(x)= f '(x)dx이므로

⋯f(x)= (x+2)dx

= x¤ +2x+C (C는 적분상수) yy㉡⋯

한편 x=0을 ㉠`에 대입하면

⋯f(0)+0=1⋯ ⋯∴ f(0)=1 yy㉢⋯

또 x=0을 ㉡`에 대입하면

⋯f(0)=C=1 (∵ ㉢) C=1을 ㉡`에 대입하면

⋯f(x)= x¤ +2x+1

⋯ ⋯∴ :)1 f(2x¤ )dx=:)1 [ (2x¤ )¤ +2¥2x¤ +1] dx

=:)1 (2x› +4x¤ +1) dx

=[ xfi + x‹ +x]1)

= + +1=

:?a x(t+2)f(t)dt=-x› +12x¤ 을 정리하면

⋯x:?a (t+2)f(t)dt=-x(x‹ -12x) 위의 등식은 x에 대한 항등식이므로

5

41 15 4

3 2 5

4 3 2 5

1 2 1

2 1 2 : :

3 2 1 :)/ 3

4

9 2 9 2

9 2

1 2 1 3 8

3 1 2 1 3

⋯ ⋯:?a (t+2)f(t)dt=-(x‹ -12x)

⋯-:A/ (t+2)f(t)dt=-(x‹ -12x)

⋯ ⋯∴ :A/ (t+2)f(t)dt=x‹ -12x yy㉠⋯

㉠의 적분구간에 변수 x가 있으므로 양변을 x에 대하여 미분하면

⋯(x+2)f(x)=3x¤ -12

=3(x+2)(x-2) 위의 등식은 x에 대한 항등식이므로

⋯f(x)=3(x-2)

⋯∴ f(1)=-3

한편 ㉠의 양변에 x=a를 대입하면

⋯0=a‹ -12a, a(a+2'3)(a-2'3)=0

⋯∴ a=2'3 (∵ a>0)

⋯∴ af(1)=2'3_(-3)

=-6'3

:A/ f(t)dt=(x-1)|x-a|에서 절댓값 기호 안의 식이 0 이 되는 x의 값 x=a를 기준으로 구간을 나누어 나타내면

x<a일 때

ㅇㅇ:A/ f(t)dt=-(x-1)(x-a)

=-x¤ +(a+1)x-a

이 식의 양변을 x에 대하여 미분하면 ㅇㅇf(x)=-2x+a+1

¤ xæa일 때

⁄ ㅇㅇ:A/ f(t)dt=(x-1)(x-a)

=x¤ -(a+1)x+a

이 식의 양변을 x에 대하여 미분하면 ㅇㅇf(x)=2x-(a+1)=2x-a-1

⁄, ¤에 의하여 ㅇㅇf(x)=[

이때 함수 f(x)는 모든 실수에서 연속이므로 x=a에서 도 연속이다.

따라서 함수 f(x)가 x=a에서 연속이기 위한 조건은

ㅇㅇ f(x)= f(x)

ㅇㅇ (-2x+a+1)= (2x-a-1) ㅇㅇ-2a+a+1=2a-a-1

ㅇㅇ2a=2ㅇㅇ∴ a=1

xlim⁄a+0 xlim⁄a-0

xlim⁄a+0 xlim⁄a-0

-2x+a+1 (x<a) 2x-a-1 (xæa)

6

정답과해설

108

주어진 식을 변형하면

ㅇㅇ [2a+

= [2a+

이때 2n=m으로 놓으면 n ⁄ ¶일때, m ⁄ ¶이므로

ㅇㅇ [2a+

ㄱ. = k를 x로 바꾸는 경우

ㄱ.적분구간은 [0, 1]이므로 정적분을 이용하여 나타내면 ㄱ. ㅇㅇ [2a+

= (2-2a) [2a+(2-2a) ]¤ ¥

= (2-2a){2a+(2-2a)x}¤ dx

ㄴ. = k를 x로 바꾸는 경우

ㄱ.적분구간은 [0, 2-2a]이므로 정적분을 이용하여 나 타내면

ㄱ. ㅇㅇ [2a+

= (2a+x)¤ dx

ㄷ. 2a+ =2a+ k를 x

로 바꾸는 경우 적분구간은 [2a, 2]이므로 정적분을 이용하여 나타내면

⁄ ㅇㅇ [2a+

= x¤ dx

따라서보기에서 주어진 극한값과 같은 것은 ㄷ이다.

f(x)는 미분가능한 함수이고, f(x)-x¤ + t f(t)dt가 (x-1)¤ 으로 나누어 떨어지므로 그때의 몫을 Q(x)라 하면 ㅇㅇf(x)-x¤ + t f(t)dt=(x-1)¤ Q(x) yy`㉠⋯

㉠의 양변에 x=1을 대입하면 ㅇㅇf(1)-1+:!1 tf(t)dt=0

ㅇㅇf(1)-1+0=0ㅇㅇ∴ f(1)=1 yy`㉡⋯

한편 ㉠의 양변을 x에 대하여 미분하면

ㅇㅇf '(x)-2x+xf(x)=2(x-1)Q(x)+(x-1)¤ Q'(x) 위의 식의 양변에 x=1을 대입하면

:!/

8

:!/

:@2A

(2-2a)k m 2-2a

m

¡m k=1 mlim⁄¶

{(2-2a)+2a}-2a m (2-2a)k

m :)™–™å

(2-2a)k m 2-2a

m

¡m k=1 mlim⁄¶

(2-2a)-0 m (2-2a)k

m :)1

1 m k m

¡m k=1 mlim⁄¶

(2-2a)k m 2-2a

m

¡m k=1

lim

mڦ

1-0 m k m

(2-2a)k m 2-2a

m

¡m k=1 mlim⁄¶

(2-2a)k 2n 2-2a

2n

¡2n k=1 nlim⁄¶

(1-a)k n 1-a

n

¡2n k=1

lim

nڦ

7

ㅇㅇf '(1)-2+f(1)=0, f '(1)-2+1=0 (∵ ㉡) ㅇㅇ∴ f '(1)=1

따라서 f '(x)를 x-1로 나누었을 때의 나머지는 나머지 정리에 의하여 f '(1)이므로 구하는 나머지는 1이다.

g(t)=t¤ -1이라 하고 g(t)의 한 부정적분을 G(t)라 하면

ㅇㅇ (t¤ -1)dt

= g(t)dt

= [G(t)]

=

= ¥

=G '( f(1))¥f'(1)

=g( f(1))¥f'(1)

=g(2)¥3 (∵ f(1)=2, f '(1)=3)

=3¥3 (∵ g(2)=2¤ -1=3)

=9

△ABC는 직각삼각형이므로 피타고라스 정리에 의하여 ㅇㅇAB”=øπAC” ¤ +BC”¤

='ƒ9+36=3'5

⋯ ⋯ ⋯ ⋯

이때 AB”를 n등분한 점이 P¡, P™, y, P«–¡이므로 ㅇㅇBP¡”= , BP™”= , y, BP˚”= , y 또 ∠ABC=∠P˚BC이므로 직각삼각형 ABC에서 ㅇㅇcos (∠ABC)=cos (∠P˚BC)

= =2'5 yy㉠ㅇ

5 6 3'5

3'5k n 6'5

n 3'5

n

3 A(=P«)

B C

(=Pº) 6

3'5 y

y

0 1

f(x)-f(1) x-1 G( f(x))-G( f(1))

f(x)-f(1) limx⁄1

G( f(x))-G( f(1)) lim x-1

x⁄1

f(x) f(1)

1 limx-1

x⁄1

:f(1)f(x) 1 limx-1

x⁄1

:f(1)

1 f(x)

lim x-1

x⁄1

9

Tip 나머지정리

⑴ 다항식 f(x)를 일차식 x-a로 나누었을 때의 나머지 R는 ㅇㅇR=f(a)

⑵ 다항식 f(x)를 일차식 ax+b로 나누었을 때의 나머지 R는

ㅇㅇR=f {- }b a

다항함수의적분법

109

따라서 △BCP˚에서 제이코사인법칙을 이용하여 CP˚”¤

을 구하면

ㅇㅇCP˚”¤ =BC”¤ +BP˚”¤ -2BC”¥BP˚”¥cos (∠P˚BC)

=6¤ +{ }¤ -2¥6¥ ¥ (∵ ㉠)

=45{ }¤ -72¥ +36

⋯ ⋯∴ CP”˚’¤

= [45 { }¤ -72¥ +36

이때 = k를 x로 바꾸면 적분구간은 [0, 1]이므로

⋯ ⋯ [45 { }¤ -72¥ +36

=:)1 (45x¤ -72x+36)dx

=[15x‹ -36x¤ +36x]1)

=15-36+36=15

주어진 식을 전개하면

ㅇㅇf(x)=x- (t-x)t¤ dt

=x- t‹ dt+x t¤ dt

ㄱ. 적분구간에 변수 x가 있으므로 양변을 x에 대하여 미 분하면

ㅇㅇf '(x)=1-x‹ + t¤ dt+x‹

=1+ t¤ dt yy㉠⋯

ㄱ. ㅇㅇ∴ f '(0)=1+ t¤ dt=1(∴ 거짓) ㄴ. ㉠에서

ㄱ. ㅇㅇf '(x)=1+ t¤ dt

=1+[ t‹ ]

0 x

=1+ x‹ >0 (∵ x>0)

ㄱ. 따라서 x>0일 때, 함수 f(x)는 증가한다. (∴ 참) ㄷ. ㄴ에서 함수 f(x)는 x>0일 때 증가하므로 구간

[0, 3]에서 함수 f(x)의 최댓값은 f(3)이다.

ㄱ. ㅇㅇ∴ f(3)=3- (t-3)t¤ dt

=3-: (t‹ -3t¤ )dt

0 3

:0 3

1 3 1 3 :0

x

:0 0

:0 x

:0 x

:0

: x 0

x

:0 x

1 1

1 n k

n k

n

¡n k=1 nlim⁄¶

1-0 n k n

1 n k

n k

n

¡n k=1 nlim⁄¶

¡n k=1

1 lim n

nڦ

k n k

n

2'5 5 3'5k

n 3'5k

n

=3-[ t› -t‹ ]3)

=3-{ -27}= (∴ 참) 따라서보기에서 옳은 것은 ㄴ, ㄷ이다.

[그림 1]의 k번째 직사각형은 가로의 길이가 이고, 세

로의 길이가 { }¤ 이므로 직사각형들의 넓이의 합 A를 구하면

ㅇㅇA= ¥ { }¤

=

[그림 2]의 k번째 직사각형은 가로의 길이가 이고, 세

로의 길이가 [ ]¤ 이므로 직사각형들의 넓이의 합 B를 구하면

ㅇㅇB= ¥ [ ]¤

= (k-1)¤

ㅇㅇ∴ A-B

= k¤ - (k-1)¤

= {k¤ -(k-1)¤ }

= [(1¤ -0)+(2¤ -1¤ )+y+{n¤ -(n-1)¤ }]

= ¥n¤ = A-B…0.1일 때

ㅇㅇ …0.1ㅇㅇ∴ næ15

따라서 A-B…0.1을 만족하는 자연수 n의 최솟값은 15 이다.

3 2n

3 2n 3

2n‹

3 2n‹

¡n k=1

3 2n‹

¡n k=1

3 2n‹

¡n k=1

3 2n‹

¡n k=1

3 2n‹

3(k-1) 2n 4 9 3 2n

¡n k=1

3(k-1) 2n 4 9

3 2n

¡n k=1

3 2n‹

3k 2n 4 9 3 2n

¡n k=1

3k 2n 4 9

3

2

2n

1

39 4 81

4 1 4

정답과해설

110

⑴ 곡선 y=-x¤ +4x와 x축의 교점의 x좌표를 구하면

⋯-x¤ +4x=0, -x(x-4)=0

⋯∴ x=0 또는 x=4

따라서 곡선 y=-x¤ +4x와 x축으로 둘러싸인 부분은 오른 쪽 그림의 어두운 부분과 같다.

이때 구간 [0, 4]에서

-x¤ +4xæ0이므로 구하는 넓 이를 S라 하면

⋯S= (-x¤ +4x)dx

=[- x‹ +2x¤ ]4)

=- +32=

⑵ 곡선 y=x¤ -x-2와 x축의 교점의 x좌표를 구하면

⋯ ⋯ ⋯ ⋯x¤ -x-2=0, (x+1)(x-2)=0

⋯ ⋯ ⋯ ⋯∴ x=-1 또는 x=2

따라서 곡선 y=x¤ -x-2 와 x축으로 둘러싸인 부분 은 오른쪽 그림의 어두운 부 분과 같다.

이때 구간 [-1, 2]에서 x¤ -x-2…0이므로 구하는 넓이를 S라 하면

⋯S= |x¤ -x-2|dx=- (x¤ -x-2)dx

=-[ x‹ - x¤ -2x]2_!

=-{ -2-4}+{- - +2}

= + =9

2 7 6 10

3

1 2 1 3 8

3 1 2 1 3

:_2!

:_2!

O 2

-1 -2

y

x y=x¤ -x-2 32

3 64

3 1 3 :)4

O 4

y

x y=-x¤ +4x

1

유제 pp. 190~191

1 ⑴ ⋯ ⑵ ⋯ ⑶ ⋯ ⑷

2 ⑴ 36⋯ ⑵ 2⋯ ⑶ ⋯ `⑷ 23 6 8 3

253 12 37

12 9 2 32

3

09

곡선과 축 사이의 넓이

⑶ 곡선 y=x‹ -2x¤ -x+2와 x축의 교점의 x좌표를 구하면

ㅇㅇx‹ -2x¤ -x+2=0, (x+1)(x-1)(x-2)=0 ㅇㅇ∴ x=-1 또는 x=1 또는 x=2

따라서 곡선 y=x‹ -2x¤ -x+2와 x축으로 둘러싸 인 부분은 다음 그림의 어두운 부분과 같다.

이때 구간 [-1, 1]에서 x‹ -2x¤ -x+2æ0, 구간 [1, 2]에서 x‹ -2x¤ -x+2…0이므로 구하는 넓이를 S라 하면

⑶ ㅇㅇS= |x‹ -2x¤ -x+2|dx

= (x‹ -2x¤ -x+2)dx

- (x‹ -2x¤ -x+2)dx

=2 (-2x¤ +2)dx- (x‹ -2x¤ -x+2)dx

=2[- x‹+2x]1)-[ x› - x‹- x¤ +2x]2!

=2{- +2}-[{4- -2+4}

-{ - - +2}]

= - + =

⑷ 곡선 y=x‹ -x¤ -6x와 x축의 교점의 x좌표를 구하면 ㅇㅇx‹ -x¤ -6x=0, x(x+2)(x-3)=0

ㅇㅇ∴ x=-2 또는 x=0 또는 x=3

따라서 곡선 y=x‹ -x¤ -6x와 x축으로 둘러싸인 부 분은 다음 그림의 어두운 부분과 같다.

이때 구간 [-2, 0]에서 x‹ -x¤ -6xæ0이고, 구간 [0, 3]에서 x‹ -x¤ -6x…0이므로 구하는 넓이를 S 라 하면

-2 O 3

y y=x£ -x™

-6x

x 37

12 13 12 2 3 8 3

1 2 2 3 1 4 16

3 2

3

1 2 2 3 1 4 2

3

:!2 :)1

:!2 :_1!

:_2!

O 2

-1 1

2 y

x y=x‹ -2x¤ -x+2

우함수

기함수

다항함수의 적분법 3 정적분의

활용

다항함수의적분법

111

⋯S= |x‹ -x¤ -6x|dx

= (x‹ -x¤ -6x)dx-:)3 (x‹ -x¤ -6x)dx

=[ x› - x‹ -3x¤ ]0_@

-[ x› - x‹ -3x¤ ]3)

=-{4+ -12}-{ -9-27}

= + =

⑴ 곡선 x=y¤ -6y와 y축의 교점의 y좌표를 구하면 ㅇㅇy¤ -6y=0, y( y-6)=0

ㅇㅇ∴ y=0 또는 y=6 따라서 곡선 x=y¤ -6y와 y축으로 둘러싸인 부분은 오른쪽 그림의 어두운 부분 과 같다.

이때 구간 [0, 6]에서

y¤ -6y…0이므로 구하는 넓이를 S라 하면 ㅇㅇS= |y¤ -6y|dy

=- ( y¤ -6y)dy

=-[ y‹ -3y¤ ]6)

=-(72-108)=36

⑵ 곡선 x=4y‹ +2y와 직선 y=1 및 y축으로 둘러싸 인 부분은 오른쪽 그림의 어두운 부분과 같다.

이때 구간 [0, 1]에서 4y‹ +2yæ0이므로 구하는 넓이 를 S라 하면

ㅇㅇS= (4y‹ +2y)dy=[y› +y¤ ]1)=2

⑶ 곡선 y='x+2의 그래프 와 직선 y=4 및 y축으로 둘러싸인 부분은 오른쪽 그림의어두운부분과같다.

y='x+2를 x에 대하여 정리하면

ㅇㅇ'x=y-2ㅇㅇ∴ x=( y-2)¤

이때 구간 [2, 4]에서 ( y-2)¤ æ0이므로 구하는 넓이 를 S라 하면

O 4

2 4 y

x y=4 y='x+2 :0

1

O 1

6 y

x x=4y£

+2y y=1 1

3 :)6 :)6

O 6

x y x=y¤ -6y

2

253 12 63

4 16

3

81 4 8

3

1 3 1 4 1

3 1 4 :_0@

:_3@ ㅇㅇS= ( y-2)¤ dy= ( y¤ -4y+4) dy

=[ y‹ -2y¤ +4y]4@

={ -32+16}-{ -8+8}

= - =

⑷ 곡선 y¤ =-2(x-2)와 y축의 교점의 y좌표를 구하면 ㅇㅇy¤ =-2(0-2), y¤ =4

ㅇㅇ∴ y=-2 또는 y=2 따라서 곡선

y¤ =-2(x-2)와 두 직 선 y=0, y=3 및 y축 으로 둘러싸인 부분은 오른쪽 그림의 어두운 부분과 같다.

y¤ =-2(x-2)를 x에 대하여 정리하면 ㅇㅇx-2=- ㅇㅇ∴ x=- y¤ +2

이때 구간 [0, 2]에서 - y¤ +2æ0, 구간 [2, 3]에 서 - y¤ +2…0이므로 구하는 넓이를 S라 하면

ㅇㅇS= |- y¤ +2|dy

= {- y¤ +2} dy- {- y¤ +2} dy

=[- y‹ +2y]2)-[- y‹ +2y]3@

={- +4}-[{- +6}-{- +4}]

= + =23 6 7 6 8 3

4 3 9

2 4

3

1 6 1

6

1 :@3 2 1

:)2 2 1 :)2 2 1 2

1 2

1 2 1

2 8 3 8 3 16

3

8 3 64

3 1 3

:@4 :@4

O 2

2

-2 3 y

x

y¤ =-2(x-2)

y=3

유제 pp. 194~197

3 ⑴ ⋯ ⑵ 9⋯ ⑶ ⋯ ⑷ 4

5 ⑴ ⋯ ⑵ ⋯ ⑶ 6 7

8 5 9 2(‹'4-2) 10 2(‹'2-1) 6

4 3 1

3 8

3 27

2 9 2

31 3 37

12 253

12 9

2

10

두 곡선 사이의 넓이

정답과해설

112

⑴ 곡선 y=x¤ -2x-1과 직선 y=-x+1의 교점의 x 좌표를 구하면

⑴ ㅇㅇx¤ -2x-1=-x+1

⑴ ㅇㅇx¤ -x-2=0, (x+1)(x-2)=0

⑴ ㅇㅇ∴ x=-1 또는 x=2

⑴따라서 곡선 y=x¤ -2x-1과 직선 y=-x+1로 둘러싸인 부분은 오른쪽 그림의 어두운 부분과 같다.

⑴이때 구간 [-1, 2]에서

⑴ ㅇㅇ-x+1æx¤ -2x-1

⑴이므로 구하는 넓이를 S라 하면

⑴ ㅇㅇS= {(-x+1)-(x¤ -2x-1)} dx

= (-x¤ +x+2)dx

=[- x‹ + x¤ +2x]2_!

={- +2+4}-{ + -2}

=

⑵ 두 곡선 y=x¤ -x-1과 y=-x¤ -3x+3의 교점의 x좌표를 구하면

⑴ ㅇㅇx¤ -x-1=-x¤ -3x+3

⑴ ㅇㅇ2x¤ +2x-4=0, x¤ +x-2=0

⑴ ㅇㅇ(x+2)(x-1)=0

⑴ ㅇㅇ∴ x=-2 또는 x=1

⑴따라서 두 곡선

⑴y=x¤ -x-1, y=-x¤ -3x+3으 로 둘러싸인 부분은 오른쪽 그림의 어두운 부분과 같다.

⑴이때 구간 [-2, 1]

에서

⑴ ㅇㅇ-x¤ -3x+3æx¤ -x-1

⑴이므로 구하는 넓이를 S라 하면

⑴ ㅇㅇS= {(-x¤ -3x+3)-(x¤ -x-1)} dx

= (-2x¤ -2x+4)dx

=[- x‹ -x¤ +4x]1_@

={- -1+4}-{16-4-8}=9 3

2 3 2 3 :_1@

:_1@

y=-x¤ -3x+3 y=x¤ -x-1

1 y

-2 x -1

5 3 O 9

2

1 2 1 3 8

3 1 2 1 3 :_2!

:_2!

y=x¤ -2x-1

y=-x+1 -1 O

2 1

-1 y

x 2 1

3

⑶ 두 곡선 y=x‹ -6x와 y=x¤ 의 교점의 x좌표를 구하면

⑴ ㅇㅇx‹ -6x=x¤ , x‹ -x¤ -6x=0

⑴ ㅇㅇx(x+2)(x-3)=0

⑴ ㅇㅇ∴ x=-2 또는 x=0 또는 x=3

따라서두곡선 y=x‹ -6x, y=x¤ 으로 둘러싸인 부분 은 오른쪽 그림의 어두운 부분과 같다.

이때 구간 [-2, 0]에서 ㅇㅇx‹ -6xæx¤

이고, 구간 [0, 3]에서

⑴ ㅇㅇx¤ æx‹ -6x

이므로 구하는 넓이를 S라 하면

⑴ ㅇㅇS= {(x‹ -6x)-x¤ } dx

+ {x¤ -(x‹ -6x)} dx

= (x‹ -x¤ -6x)dx+ (-x‹ +x¤ +6x)dx

=[ x› - x‹ -3x¤ ]0_@

+[- x› + x‹ +3x¤ ]3)

=-{4+ -12}+{- +9+27}

=

⑷ 두 곡선 y=x‹ 과 y=2x-x¤ 의 교점의 x좌표를 구하면

⑴ ㅇㅇx‹ =2x-x¤, x‹ +x¤ -2x=0

⑴ ㅇㅇx(x+2)(x-1)=0

⑴ ㅇㅇ∴ x=-2 또는 x=0 또는 x=1

따라서 두 곡선 y=x‹ , y=2x-x¤으로 둘러싸인 도형은 오른쪽 그림의 어 두운 부분과 같다.

이때 구간 [-2, 0]에서

⑴ ㅇㅇx‹ æ2x-x¤

이고, 구간 [0, 1]에서

⑴ ㅇㅇ2x-x¤ æx‹

이므로 구하는 넓이를 S 라 하면

ㅇㅇS= {x‹ -(2x-x¤ )} dx+ {(2x-x¤ )-x‹ } dx

ㅇㅇS=:_0@(x‹ +x¤ -2x)dx+:)1 (-x‹ -x¤ +2x)dx :)1

:_0@

y=2x-x¤

y

x 1

-2 O

-8 1

y=x‹

253 12

81 4 8

3

1 3 1 4 1

3 1 4

:)3 :_0@

:)3 :_0@

-2 3 x

y

4 9

O y=x£

-6x y=x™

다항함수의적분법

113

ㅇㅇS=[ x› + x‹ -x¤ ]0_@+[- x› - x‹ +x¤ ]1)

ㅇㅇS=-{4- -4}+{- - +1}=

y=|x(x-1)|을 절댓값 기호 안의 식이 0이 되는 x의 값 x=0, x=1을 기준으로구간을나누어 나타내면 ㅇㅇy=[

곡선 y=x¤ -x와 직선 y=x+3의 교점의 x좌표를 구 하면

ㅇㅇx¤ -x=x+3, x¤ -2x-3=0 ㅇㅇ(x+1)(x-3)=0

ㅇㅇ∴ x=-1 또는 x=3 따라서 곡선과 직선 y=x+3으로 둘러싸인 부 분은 오른쪽 그림의 어두운 부분과 같다.

이때 구간 [-1, 0], [1, 3]

에서

ㅇㅇx+3æx¤ -x 이고, 구간 [0, 1]에서 ㅇㅇx+3æ-x¤ +x

이므로 구하는 넓이를 S라 하면 ㅇㅇS=:_0! {(x+3)-(x¤ -x)}dx

+:)1 {(x+3)-(-x¤ +x)}dx +:!3 {(x+3)-(x¤ -x)}dx

=:_0! (-x¤ +2x+3)dx+:)1 (x¤ +3)dx +:!3 (-x¤ +2x+3)dx

=[- x‹ +x¤ +3x]0_!+[ x‹ +3x]1)

+[- x‹ +x¤ +3x]3!

=-{ +1-3}+{ +3}

+[(-9+9+9)-{- +1+3}]

=

⑴ 곡선 x=y¤ 과직선 y=x-2의교점의 y좌표를구하면

5

31 3

1 3 1

3 1

3

1 3 1 3 1

3

y=x+3

O 6

2 3

3 1 -1

y

x S

y=-x™+x y=x™-x

x¤ -x `(x…0 또는 xæ1) -x¤ +x (0…x…1)

4

37 12 1

3 1 4 8

3

1 3 1 4 1

3 1 4

⑴ ㅇㅇy=y¤ -2, y¤ -y-2=0

⑴ ㅇㅇ(y+1)(y-2)=0

⑴ ㅇㅇ∴ y=-1 또는 y=2

따라서 곡선 x=y¤ 과 직 선 y=x-2로 둘러싸인 부분은 오른쪽 그림의 어 두운 부분과 같다.

y=x-2를 x에 대하여 정리하면

ㅇㅇx=y+2

이때 구간 [-1, 2]에서

⑴ ㅇㅇy+2æy¤

이므로 구하는 넓이를 S라 하면

⑴ ㅇㅇS= {(y+2)-y¤ } dy

= (-y¤ +y+2)dy

=[- y‹ + y¤ +2y]2_!

={- +2+4}-{ + -2}=

⑵ 곡선 y='ƒx+6과 직선 y=x의 교점의 y좌표를 구 하면

ㅇㅇy='ƒy+6 yy㉠⋯

ㅇㅇy¤ =y+6, y¤ -y-6=0

ㅇㅇ(y+2)(y-3)=0ㅇㅇ∴ y=-2 또는 y=3 이때 y=-2, y=3을 ㉠에 각각 대입하면 y=-2일 때ㅇㅇ(좌변)=-2, (우변)='ƒ-2+6=2 ㅇㅇ∴ (좌변)+(우변)

y=3일 때ㅇㅇ(좌변)=3, (우변)='ƒ3+6=3 ㅇㅇ∴ (좌변)=(우변)

따라서 y=-2는 무연근이므로 곡선 y='ƒx+6과 직선 y=x의 교점의 y좌표는 y=3이다.

따라서 곡선 y='ƒx+6과 두 직선 y=x, y=0로 둘 러싸인 부분은 다음 그림의 어두운 부분과 같다.

y='ƒx+6을 x에 대하여 정리하면 ㅇㅇy¤ =x+6ㅇㅇ∴ x=y¤ -6

이때 구간 [0, 3]에서 ㅇㅇyæy¤ -6

이므로 구하는 넓이를 S라 하면 y 3

3

-6 O x

y= x+6 y=x

'6

9 2 1

2 1 3 8

3 1 2 1 3 :_2!

:_2!

y

O x 2

4 -1

-2 1

y=x-2 x=y™

정답과해설

114

ㅇㅇS= { y-(y¤ -6)} dy

= (-y¤ +y+6)dy

=[- y‹ + y¤ +6y]3)

=-9+ +18

=

⑶ 두 곡선 y='x+2와 y=2'x의 교점의 y좌표를 구 하면

⑶ ㅇㅇy= +2 {∵ 'x= }

⑶ ㅇㅇ2y=y+4ㅇㅇ∴ y=4

따라서 두 곡선 y='x+2, y=2'x와 직선 x=0으로 둘러싸인 부분은 오른쪽 그 림의 어두운 부분과 같다.

y='x+2, y=2'x를 x 에 대하여 각각 정리하면

ㅇㅇ'x=y-2ㅇㅇ∴ x=(y-2)¤ (yæ2) ㅇㅇ'x= yㅇㅇ∴ x= y¤ (yæ0)

⑶이때 구간 [0, 2]에서

⑶ ㅇㅇ y¤ æ0

⑶이고, 구간 [2, 4]에서

⑶ ㅇㅇ y¤ æ(y-2)¤

이므로 구하는 넓이를 S라 하면

⑶ ㅇㅇS= y¤ dy+ [ y¤ -(y-2)¤ ] dy

= y¤ dy+ {- y¤ +4y-4} dy

=[ y‹]2)+[- y‹ +2y¤ -4y]4@

= +(-16+32-16)-(-2+8-8)

=

f(x)=x¤ +2로 놓으면ㅇㅇf '(x)=2x 점 (1, 3)에서의 접선의 기울기를 구하면 ㅇㅇf '(1)=2¥1=2

이므로 점 (1, 3)에서의 접선의 방정식은 ㅇㅇy-3=2¥(x-1)ㅇㅇ∴ y=2x+1

6

8 3 2 3

1 4 1

12

3 :@4 4 1

:)2 4

1 :@4 4 1

:)2 4 1 4 1 4

1 4 1

2

y='x+2 y=2'x

O 4 2

4 y

x y

2 y

2 27

2 9 2

1 2 1 3 :)3

:)3 따라서 곡선 y=x¤ +2와 접선

y=2x+1 및 y축으로 둘러싸 인 부분은 오른쪽 그림의 어두 운 부분과 같다.

이때 구간 [0, 1]에서 ㅇㅇx¤ +2æ2x+1

이므로 구하는 넓이를 S라 하면 ㅇㅇS= {(x¤ +2)-(2x+1)}dx

= (x¤ -2x+1)dx

=[ x‹ -x¤ +x]1)=

f(x)=x‹ -x¤ +2로 놓으면ㅇㅇf '(x)=3x¤ -2x 점 (1, 2)에서의 접선의 기울기를 구하면 ㅇㅇf '(1)=3-2=1

이므로 점 (1, 2)에서의 접선의 방정식은 ㅇㅇy-2=1¥(x-1)ㅇㅇ∴ y=x+1

이때 곡선 y=x‹ -x¤ +2와 접선 y=x+1의 교점의 x 좌표를 구하면

ㅇㅇx‹ -x¤ +2=x+1, x‹ -x¤ -x+1=0 ㅇㅇ(x+1)(x-1)¤ =0

ㅇㅇ∴ x=-1 또는 x=1(중근) 따라서 곡선 y=x‹ -x¤ +2 와 접선 y=x+1로 둘러싸 인 부분은 오른쪽 그림의 어 두운 부분과 같다.

이때 구간 [-1, 1]에서 ㅇㅇx‹ -x¤ +2æx+1 이므로 구하는 넓이를 S라 하면

ㅇㅇS= {(x‹ -x¤ +2)-(x+1)} dx

= (x‹ -x¤ -x+1)dx

=2 (-x¤ +1)dx

=2[- x‹ +x]1)=

f(x)=-x¤ +5x-4로 놓으면ㅇㅇf '(x)=-2x+5 접점을 (a, -a¤ +5a-4)로 놓으면 접선의 기울기는 f '(a)이므로

ㅇㅇf '(a)=-2a+5

8

4 3 1

3 :)1 :_1!

:_1!

y

O 1 x 1 -1

2 y=x‹

y=x+1

-x¤ +2

7

1 3 1

3 :)1 :)1

y

x y=2x+1 y=x™

+2

O 1

1 3 2

우함수

기함수

문서에서 Ⅰ 함수의 극한 (페이지 104-116)