STEP개념 check - 2020 개념해결의법칙 수학1 답지 정답

STEP 개념 check

1-1 ⑴ >, > ⑵ >

2-1 ⑴ 2<x<3 ⑵ >, x>2

개념 드릴

^| 89쪽 |

1

STEP ⑷ 3˛=t (t>0)로 놓으면

t€+3t-18>0, (t+6)(t-3)>0 ∴ t<-6 또는 t>3

그런데 t>0이므로 t>3 따라서 3˛>3, 즉 3˛>3⁄

밑 3은 1보다 크므로 부등식의 해는 x>1

1-1

^^②

|해결 전략 | 주어진 함수의 그래프는 y=2˛의 그래프를 평행이동한 것이다.

y=;2!;_2˛-1=2^x-1-1의 그래프는 y=2˛의 그래프를 x축의 방향 으로 1만큼, y축의 방향으로 -1만큼 평행이동한 것이다.

따라서 y=;2!;_2˛-1의 그래프는 오른쪽 그림과 같다.

① 치역은 {y|y>-1}이다.

② 그래프는 제1, 3, 4사분면을 지나 고 제2사분면을 지나지 않는다.

③ x의 값이 증가하면 y의 값도 증가 한다.

⑤ ;2!;_2⁄-1=0

따라서 그래프는 점 (1, 0)을 지난다.

또, 점근선의 방정식은 y=-1이다.

따라서 옳지 않은 것은 ②이다.

1-2

^^-1

|해결 전략 | 함수 y=3^x-a+b의 그래프는 점 (3, 0)을 지나고, 점근선의 방정식 은 y=-3이다.

주어진 그림에서 함수 y=3^x-a+b의 점근선의 방정식은 y=-3 이므로

b=-3

또, 그래프가 점 (3, 0)을 지나므로 0=3^3-a-3

3^3-a=3⁄, 3-a=1

∴ a=2

따라서 a+b=2+(-3)=-1

-1 1

1 x

y=2^x y=2^x-1-1

유형 드릴

^| 93쪽~95쪽 ^|

3

STEP

⑴ 9˛+2_3^x+1-27>0에서 (3˛)€+6_3˛-27>0 3˛=t (t>0)로 놓으면

t€+6t-27>0, (t+9)(t-3)>0 ∴ t<-9 또는 t>3

그런데 t>0이므로 t>3 따라서 3˛>3, 즉 3˛>3⁄

밑 3은 1보다 크므로 x>1

⑵ 2_2˛+2^2-x<9에서 2_2˛+2€_2^-x<9이므로 2_2˛+ 42˛ -9<0

2˛=t (t>0)로 놓으면 2t+ 4t -9<0 양변에 t를 곱하여 정리하면

2t€-9t+4<0, (2t-1)(t-4)<0 ∴ ;2!;<t<4

따라서 ;2!;<2˛<4, 즉 2^-1<2˛<2€

밑 2는 1보다 크므로 -1<x<2

⑶ {;4!;}˛-4_{;2!;}˛-32>0에서 [{;2!;}˛]€-4_{;2!;}˛-32>0 {;2!;}˛=t (t>0)로 놓으면 t€-4t-32>0, (t+4)(t-8)>0 ∴ t<-4 또는 t>8

그런데 t>0이므로 t>8

따라서 {;2!;}˛>8, 즉 {;2!;}˛>{;2!;}^-3 밑 ;2!;은 1보다 작으므로 x<-3

⑷ {;2¡5;}˛-2_{;5!;}˛-15<0에서 [{;5!;}˛]€-2_{;5!;}˛-15<0 {;5!;}˛=t (t>0)로 놓으면 t€-2t-15<0, (t+3)(t-5)<0 ∴ -3<t<5

그런데 t>0이므로 0<t<5 따라서 0<{;5!;}˛<5, 즉 {;5!;}˛<{;5!;}^-1 밑 ;5!;은 1보다 작으므로 x>-1

03-1

^ ⑴ 1<x<2 ⑵ 0<x<1 또는 2<x<3

|해결 전략 | x>1, 0<x<1, x=1의 세 가지 경우로 나누어 푼다.

⑴ 1 x>1일 때

2x+1<x+3 ∴ x<2 그런데 x>1이므로 1<x<2 2 0<x<1일 때

2x+1>x+3 ∴ x>2 그런데 0<x<1이므로 해가 없다.

3 x=1일 때

(좌변)=1, (우변)=1이므로 (좌변)=(우변) 따라서 주어진 부등식이 성립하지 않는다.

1, 2, 3에서 주어진 부등식의 해는 1<x<2

⑵ 1 x>1일 때

x€<5x-6, x€-5x+6<0 (x-2)(x-3)<0 ∴ 2<x<3 그런데 x>1이므로 2<x<3 2 0<x<1일 때

x€>5x-6, x€-5x+6>0

(x-2)(x-3)>0 ∴ x<2 또는 x>3 그런데 0<x<1이므로 0<x<1

3 x=1일 때

(좌변)=1, (우변)=1이므로 (좌변)=(우변) 따라서 주어진 부등식이 성립하지 않는다.

1, 2, 3에서 주어진 부등식의 해는 0<x<1 또는 2<x<3

3 지수함수

027 2 -1

^ ²

|해결 전략 | 함수의 그래프에서 y축에 대하여 대칭이동하면 x 대신 -x를 대 입하고, x축의 방향으로 m만큼, y축의 방향으로 n만큼 평행이동하면 x 대신 x-m, y 대신 y-n을 대입한다.

y=3˛의 그래프를 y축에 대하여 대칭이동한 그래프의 식은

y=3^-x ……㉠

㉠의 그래프를 x축의 방향으로 m만큼, y축의 방향으로 n만큼 평행 이동한 그래프의 식은

y=3^-(x-m)+n ∴ y=3^-x+m+n

따라서 y=3^-x+m+n이 y=9_{;3!;}^x=3^-x+2과 일치하므로 m=2, n=0

∴ m+n=2+0=2

2 -2

^ ^a=2, b=3

|해결 전략 | 함수의 그래프에서 x축에 대하여 대칭이동하면 y 대신 -y를 대입 하고, x축의 방향으로 1만큼, y축의 방향으로 b만큼 평행이동하면 x 대신 x-1, y 대신 y-b를 대입한다.

y=a˛의 그래프를 x축에 대하여 대칭이동한 그래프의 식은

y=-a˛ ……㉠

㉠의 그래프를 x축의 방향으로 1만큼, y축의 방향으로 b만큼 평행이 동한 그래프의 식은

y=-a^x-1+b ……㉡

㉡의 그래프가 점 (2, 1)을 지나므로 1=-a^2-1+b ∴ -a+b=1 또, 점근선의 방정식이 y=3이므로 b=3

∴ a=2

3 -1

^ A<B<C

|해결 전략 | 밑이 1보다 크면 지수가 큰 수가 크다.

주어진 세 수를 밑이 2인 거듭제곱 꼴로 나타내면

A=‹'4=‹"∂2€=2^;3@;, B=›'8=›"∂2‹=2^;4#;, C=ﬁ'ß16=ﬁ"∂2›=2^;5$;

이때, 함수 y=2˛에서 밑 2는 1보다 크므 로 x의 값이 증가하면 y의 값도 증가한 다. 즉, 지수가 큰 수가 크다.

따라서 지수의 크기를 비교하면

;3@;<;4#;<;5$;이므로 2^;3@;<2^;4#;<2^;5$;

∴ A<B<C

3 -2

^ ^④

|해결 전략 | 밑이 1보다 크면 지수가 큰 수가 크고, 밑이 1보다 작으면 지수가 작 은 수가 크다.

함수 y=3˛에서 밑 3은 1보다 크므로 x의 값이 증가하면 y의 값도 증가한다. 즉, 지수가 큰 수가 크다.

또, 함수 y=a˛에서 밑 a는 1보다 작으므로 x의 값이 증가하면 y의 값은 감소한다. 즉, 지수가 작은 수가 크다.

따라서 0<a<1이므로 a‚>aÅ>a⁄, 즉 a<aÅ<1

∴ 3Å<3^aÅ<3

O x

y=2^x

;3@; ;4#; ;5$;

4 -1

^ ³

|해결 전략 | 밑 ;3!;은 1보다 작으므로 x의 값이 증가하면 y의 값은 감소한다.

함수 y={;3!;}^x-1+b에서 밑 ;3!;은 1보다 작으므로 x의 값이 증가하면 y의 값은 감소한다.

따라서 -2<x<a에서 함수 y={;3!;}^x-1+b는 x=-2일 때, 최대이고 최댓값은

y={;3!;}^-2-1+b=27+b=30 ∴ b=3

x=a일 때, 최소이고 최솟값은 y={;3!;}^a-1+b=3^-a+1+3=6 3^-a+1=3, -a+1=1 ∴ a=0

∴ a+b=0+3=3

4 -2

^ ^;4%;

|해결 전략 |{;2!;}^x€-2x+3의 지수 x€-2x+3의 범위를 구한다.

y={;2!;}^x€-2x+3에서 f(x)=x€-2x+3으로 놓으면 f(x)=(x-1)€+2

f(x)는 x=1일 때, 최솟값 2를 갖는다. 즉, f(x)>2

이때, 밑 ;2!;은 1보다 작으므로 f(x)가 최소일 때 y는 최댓값을 갖는다.

따라서 f(x)=2, 즉 x=1일 때, 최댓값은 y={;2!;}€=;4!;이므로 a=1, b=;4!;

∴ a+b=1+;4!;=;4%;

5 -1

^ ²

|해결 전략 |{;2!;}˛=t로 치환하여 이차함수의 최대, 최소를 이용한다.

y={;4!;}˛-2^-x+3+9=[{;2!;}€]˛-2^-x_2‹+9

=[{;2!;}˛]€-8_{;2!;}˛+9 {;2!;}˛=t (t>0)로 놓으면 -3<x<0에서 {;2!;}‚<{;2!;}˛<{;2!;}^-3이므로 1<t<8 1<t<8에서 함수

y=t€-8t+9=(t-4)€-7은 t=8일 때, 최대이고 최댓값은 y=(8-4)€-7=9

t=4일 때, 최소이고 최솟값은 y=(4-4)€-7=-7 따라서 M=9, m=-7이므로 M+m=2

밑이 1보다 작으므로 지수가 작을수록 크다.

O 4 t

1 2

-7 9

8 y=(t-4)²-7

5-2

^ ¹²

|해결 전략 | 3˛=t로 치환하여 이차함수의 최대, 최소를 이용한다.

y=9˛-2_3^x+1+a =(3€)˛-2_3_3˛+a

=(3˛)€-6_3˛+a

3˛=t (t>0)로 놓으면 y=t€-6t+a=(t-3)€+a-9 t>0에서 함수 y=(t-3)€+a-9는

t=3일 때, 최소이고 최솟값은 y=(3-3)€+a-9=a-9 따라서 t=3에서 3˛=3이므로 x=1

∴ b=1

또, a-9=2에서 a=11

∴ a+b=11+1=12

6-1

^ ¹

|해결 전략 | 양변의 밑을 2로 같게 한 후 지수에 대한 방정식의 해를 구한다.

2^x€-5=8_2˛에서

2^x€-5=2‹_2˛이므로 2^x€-5=2^3+x 이때, x€-5=3+x이므로 x€-x-8=0

따라서 근과 계수의 관계에 의하여 모든 근의 합은 1이다.

6-2

^ ¹

|해결 전략 | 양변의 밑을 ;3!;로 같게 한 후 지수에 대한 방정식의 해를 구한다.

{;3!;}^x€+1=;2¡7;_3^-x에서

{;3!;}^x€+1={;3!;}‹_{;3!;}^x, {;3!;}^x€+1={;3!;}^3+x 이때, x€+1=3+x이므로 x€-x-2=0

따라서 근과 계수의 관계에 의하여 모든 근의 합은 1이다.

7-1

^ ²⁷

|해결 전략 | 식을 변형한 후 3˛=t로 치환하여 푼다.

9˛+3˛-12=0에서 (3˛)€+3˛-12=0 3˛=t (t>0)로 놓으면

t€+t-12=0, (t+4)(t-3)=0 그런데 t>0이므로 t=3

t=3일 때, 3˛=3에서 x=1 ∴ a=1

∴ 3^2a+1=3‹=27

7-2

^ ³

|해결 전략 | 식을 변형한 후 2˛=t로 치환하여 푼다.

4˛-3_2^x+1+8=0에서 (2€)˛-3_2_2˛+8=0 즉, (2˛)€-6_2˛+8=0

2˛=t (t>0)로 놓으면

t€-6t+8=0, (t-2)(t-4)=0

∴ t=2 또는 t=4

t=2일 때, 2˛=2에서 x=1 t=4일 때, 2˛=4에서 x=2

이때, a=1, b=2 또는 a=2, b=1이므로 a+b=3

8-1

^³

|해결 전략 | 양변의 밑이 같으므로 지수가 같거나 밑이 1일 때로 나누어 푼다.

밑이 같으므로 주어진 방정식이 성립하려면 지수가 같거나 밑이 1이 면 등식이 성립한다.

1 지수가 같은 경우

-x+6=x€에서 x€+x-6=0이므로 (x+3)(x-2)=0 ∴ x=2 (∵ x>0)

2 밑이 1인 경우 x=1

1, 2에서 x=1 또는 x=2이므로 구하는 모든 근의 합은 1+2=3

8-2

^⁴

|해결 전략 | 양변의 지수가 같으므로 밑이 같거나 지수가 0일 때로 나누어 푼다.

지수가 같으므로 주어진 방정식이 성립하려면 밑이 같거나 밑이 달 라도 지수가 0이면 등식이 성립한다.

1 밑이 같은 경우

x€-2x+7=10에서 x€-2x-3=0이므로 (x+1)(x-3)=0

∴ x=-1 또는 x=3 2 지수가 0인 경우

x=2

1, 2에서 x=-1 또는 x=2 또는 x=3이므로 구하는 모든 근의 합은

-1+2+3=4

9-1

^⁵

|해결 전략 | 주어진 방정식의 두 근을 a, b라 하면 주어진 방정식을 5˛=t로 치환 한 후 얻은 방정식의 두 근은 5^a, 5^b이다.

25˛-6_5˛+k=0에서 (5€)˛-6_5˛+k=0이므로 (5˛)€-6_5˛+k=0

5˛=t (t>0)로 놓으면

t€-6t+k=0 ……㉠

이때, 방정식 25˛-6_5˛+k=0의 두 근을 a, b라 하면 ㉠의 두 근 은 5^a, 5^b이다.

따라서 근과 계수의 관계에 의하여 5^a_5^b=k, 5^a+b=k

5¹=k (∵ a+b=1)

∴ k=5

9-2

^;3@;<k<1 또는 k>2

|해결 전략 | 주어진 방정식을 2˛=t로 치환하여 얻은 방정식이 서로 다른 두 양 의 실근을 가져야 한다.

4˛-k_2^x+1+3k-2=0에서 (2²)˛-k_2_2˛+3k-2=0이므로 (2˛)€-2k_2˛+3k-2=0

2˛=t (t>0)로 놓으면

t€-2kt+3k-2=0 ……㉠

3 지수함수

029

이때, 방정식 4˛-k_2^x+1+3k-2=0이 서로 다른 두 실근을 가지 려면 ㉠이 서로 다른 두 양의 실근을 가져야 한다.

1 이차방정식 ㉠의 판별식을 D라 하면

D4 =k€-(3k-2)>0, k€-3k+2>0, (k-1)(k-2)>0

∴ k<1 또는 k>2 ……㉡

2 (두 근의 합)=2k>0, 즉 k>0 ……㉢

3 (두 근의 곱)=3k-2>0, 즉 k>;3@; ……㉣

㉡, ㉢, ㉣의 공통 범위를 구하면 ;3@;<k<1 또는 k>2

10-1

^ ^-1

|해결 전략 | 식을 변형한 후 {;3!;}˛=t로 치환하여 이차부등식을 푼다.

{;9!;}˛+{;3!;}˛<12에서 [{;3!;}˛]€+{;3!;}˛-12<0 {;3!;}˛=t (t>0)로 놓으면

t€+t-12<0, (t+4)(t-3)<0

∴ -4<t<3

그런데 t>0이므로 0<t<3

이때, 0<{;3!;}˛<3={;3!;}^-1에서 밑 ;3!;은 1보다 작으므로 x>-1

따라서 구하는 x의 최솟값은 -1이다.

10-2

^ ³

|해결 전략 | 식을 변형한 후 3˛=t로 치환하여 이차부등식을 푼다.

3€˛+1<9_3˛+3^x-2에서 3€˛-(9_3˛+3^-2_3˛)+1<0 즉, (3˛)€- 829 _3˛+1<0

3˛=t (t>0)로 놓으면

t€- 829 t+1<0, ;9!;(9t€-82t+9)<0

;9!;(9t-1)(t-9)<0 ∴ ;9!;<t<9

이때, ;9!;<3˛<9, 즉 3^-2<3˛<3€에서 밑 3은 1보다 크므로 -2<x<2

따라서 구하는 정수 x의 개수는 -1, 0, 1의 3이다.

11-1

^ ³

|해결 전략 | x>1, 0<x<1, x=1의 세 가지 경우로 나누어 푼다.

1 x>1일 때

5x-8<3x-2 ∴ x<3 그런데 x>1이므로 1<x<3 2 0<x<1일 때

5x-8>3x-2 ∴ x>3 그런데 0<x<1이므로 해가 없다.

3 x=1일 때

(좌변)=1, (우변)=1이므로 (좌변)=(우변) 따라서 주어진 부등식은 성립한다.

1, 2, 3에서 1<x<3이므로 구하는 정수 x의 개수는 1, 2, 3의 3이다.

11-2

^ ³

|해결 전략 | x>1, 0<x<1, x=1의 세 가지 경우로 나누어 푼다.

1 x>1일 때

1+x<x€-1, x€-x-2>0

(x+1)(x-2)>0 ∴ x<-1 또는 x>2 그런데 x>1이므로 x>2

2 0<x<1일 때

1+x>x€-1, x€-x-2<0 (x+1)(x-2)<0 ∴ -1<x<2 그런데 0<x<1이므로 0<x<1 3 x=1일 때

(좌변)=1, (우변)=1이므로 (좌변)=(우변) 따라서 주어진 부등식이 성립하지 않는다.

1, 2, 3에서 0<x<1 또는 x>2이므로 구하는 정수 x의 최솟값 은 3이다.

12-1

^ ⁶

|해결 전략 | 주어진 식에 P=100, f(t)=121을 대입하여 t의 값을 구한다.

처음 100만 원을 투자하면, t년 후에 121만 원이 되므로 f(t)=P_{ 1110 }

;3T;에 P=100, f(t)=121을 대입하면

121=100_{ 1110 }

;3T;

;1!0@0!;={ 1110 }

;3T;, { 1110 }€={ 1110 }

;3T;

3 =2 ∴ t=6t

12-2

^ ²⁰

|해결 전략 | L(d)<;3¡2;a를 만족시키는 d 의 최솟값을 구한다.

수면에서의 빛의 세기가 a W/m€이고, 수심이 d m인 곳에서의 빛 의 세기가 L(d)이므로

L(d)=a_{;2!;}^;4D;

이때, 수심이 d m인 곳에서의 빛의 세기가 수면에서의 빛의 세기의

;3¡2; 이하가 되려면 L(d)<;3¡2;a를 만족시켜야 한다.

즉, a_{;2!;}^;4D;<;3¡2;a이므로 {;2!;}^;4D;<{;2!;}⁵(∵ a>0)

이때, 밑 ;2!;은 1보다 작으므로 d4 >5

∴ d>20

따라서 d 의 최솟값은 20이다.

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