• 검색 결과가 없습니다.

1266 x따라서 구하는 넓이는

문서에서 2014 개념원리 RPM 미적분2 답지 정답 (페이지 188-200)

(sin x-cos x)dx

=[-cos x-sin x]

11. 정적분의 활용 189

=81-3[ (x-1)'ƒx-1]1!0

=81-3¥18 f(x)dx+ g(x)dx

=C+B=C+A

g(x)dx의 값은 곡선 y=f(x)와 y축 및 직선 y=e로 둘러 싸인 도형의 넓이와 같으므로

g(x)dx=1¥e- f(x)dx

=e- xe≈ dx

=e-{[xe≈ ]1)- e≈ dx}

=[e≈ ]1)=e-1

:)1 :)1

:)1

:)e O 1

1

x y

e

e y=f(x)

y=g(x)

1275

:)e

두 곡선 y=f(x), y=g(x)의 교점의 x좌표는 곡선 y=f(x)와 직선 y=x의 교점의 x좌표와 같으므로

'ƒ3x-2=x에서 3x-2=x¤

x¤ -3x+2=0, (x-1)(x-2)=0

∴ x=1 또는 x=2

이때 두 곡선 y=f(x)와 y=g(x)는 직선 y=x에 대하여 대칭이므로 두 곡선으로 둘러싸인 도형의 넓이는 곡 선 y=f(x)와 직선 y=x로 둘러싸인 도형의 넓이의 2배와 같다.

따라서 구하는 넓이는 2 ('ƒ3x-2-x)dx

=2[ (3x-2)'ƒ3x-2- ]2!

=2[{ -2}-{ - }]=

1 9 1

9 1 2 2 9 16

9

1 2 2

9 :!2

O x

y

1 1 2

2 y=x y=f(x) y=g(x)

2 3 2 3

1276

깊이가 x일 때 수면의 넓이를 S(x)라 하면 S(x)=ln(x+1)

물의 깊이가 5일 때 그릇에 담긴 물의 부피는 ln(x+1)dx

이때 x+1=t로 놓으면 dx=dt이고, x=0일 때 t=1, x=5일 때 t=6이므로

ln(x+1)dx= ln t dt

=[t ln t-t]6!

=6 ln 6-5 6 ln 6-5

:1

:)5 6

:05

1277

높이가 x일 때 단면의 넓이를 S(x)라 하면 S(x)='3åx

따라서 구하는 부피는

'3åx dx=[2(3x);2#;]3)=6 6 :)3 9

1278

깊이가 x cm일 때 수면은 한 변의 길이가

'ƒ20-2x cm인 정사각형이므로 수면의 넓이를 S(x)라 하면 S(x)=('ƒ20-2x)¤ =20-2x

따라서 구하는 부피는

(20-2x)dx=[20x-x¤ ]8)

=160-64=96(cm‹ ) 96 cm‹

:)8

1279

밑면으로부터의 높이가 x인 단면이 반지름의 길이가

"≈16-√x¤ 인 원이므로 단면의 넓이를 S(x)라 하면 S(x)=p(16-x¤ )

따라서 높이가 4인 입체도형의 부피는 S(x)dx= p(16-x¤ )dx

=p[16x- x‹ ]4)

=p{64- }= p

∴ k=128 128

128 3 64

3 1 3 :0

: 4 0

4

1280

PH”="√4-x¤ 이므로 ∠P=90˘인 직각이등변삼각형 PRH의 넓이를 S(x)라 하면

S(x)= ¥"√4-x¤ ¥"√4-x¤ = (4-x¤ ) 따라서 구하는 입체도형의 부피는

(4-x¤ )dx= [4x- x‹ ]2)

= 8

3 8

3

1 3 1

2 1

:)2 2

1 2 1

2

1281

곡선 y=2'ƒsin x 위 의 점 P(x, 2'ƒsin x)에서 x 축에 내린 수선의 발을 H라 하면 PH”=2'ƒsin x 이므로 x 축에 수직인 평면으로 자른 단면의 넓이를 S(x)라 하면 S(x)= (2'ƒsin x)¤

='3 sin x

따라서 구하는 입체도형의 부피는 '3 sin x dx='3 [-cos x]»)

=2'3 2'3

:)»

'34

O

H

x y

P(x, 2'sin x) y=2'sin x

p

1282

이때 g(x)dx=C라 하면 g(x)dx+ f(x)dx

=C+A=C+B

=2¥4=8 8

:@4 :)2

:)2

11. 정적분의 활용 191 PQ”="√4-x¤ 이므로

RQ”=PQ” tan 60˘="√4-x¤ ¥'3

∴ △PQR= ¥"√4-x¤ ¥"√4-x¤ ¥'3

=-1-(-e+1)-{(-e—¤ -2)+1}

=e+e—¤ -1=e+ 1 -1

1287

x+1

구하는 두 도형의 넓이의 합은

ln(-x) (x<0)

O x

y=ln(2x+k)에서 2x+k=e¥ k(ln k-1)=0

∴ k=e (∵ k>1) e

{ln(x+1)-k} dx=0 x+1=t로 놓으면 dx=dt이고, x=0일 때 t=1, x=e-1일 때 t=e이므로

(ln t-k)dt=0 [t ln t-t-kt]e!=0 1-k(e-1)=0 :) ln(2x+1)dx

이때 2x+1=t로 놓으면 2= , dx= dt이고,

11. 정적분의 활용 193

=A+C

=1¥(e+1)=e+1

y=e≈ —⁄에서 x-1=ln y, x=ln y+1 x와 y를 바꾸면

y=ln x+1

∴ g(x)=ln x+1

f(x)dx+ g(y)dy

= e≈ —⁄ dx+ (ln y+1)dy

=[e≈ —⁄ ]3@+[y ln y-y+y]e!

=(e¤ -e)+e

=e¤

:!e :@3

:!e :@3

1299

y=x'ƒ1+x에서 1+xæ0

∴ xæ-1

⁄ -1<x<0일 때'ƒ1+x>0이므로 y=x'ƒ1+x<0

¤ x>0일 때 y=x'ƒ1+x>0

‹ x=0또는 x=-1일 때 y=x'ƒ1+x=0 따라서 구하는 넓이는 - x'ƒ1+x dx 이때'ƒ1+x=t로 놓으면 1+x=t¤에서 dx=2t dt이고,

x=-1일 때 t=0, x=0일 때 t=1이므로 - x'ƒ1+x dx

=- (t¤ -1)¥t¥2t dt

=2 (t¤ -t› )dt

=2[ - ]1)

=2{ - }= 4

15 1 5 1 3

tfi 5 t‹

3 :)1

:)1 :_0!

:_0!

O

-1 x

y

y=x'1+x

1300

단면의 넓이가 x"√4-x¤ 이므로 xæ0, 4-x¤ æ0

∴ 0…x…2

따라서 구하는 부피는 x"√4-x¤ dx

이때 4-x¤ =t로 놓으면 -2x dx=dt이고, x=0일 때 t=4, x=2일 때 t=0이므로

x"√4-x¤ dx=-1 :$0 't dt :)2 2

:)2

= 't dt

=[ t;2#;]4)

= ¥4;2#;=8

3 1

3 1 3 1 :)4 2

1301

y='kåx에서 y¤ =kx

∴ x=

x와 y를 바꾸면 y=

∴ g(x)= x¤ (xæ0)

곡선 y= x¤와 직선 y=x의 교점의 x좌표는 x¤ =x에서 x{ x-1}=0

∴ x=0 또는 x=k

두 곡선 y=f(x)와 y=g(x)는 직선 y=x에 대하여 대칭이므로 두 곡선 으로 둘러싸인 도형의 넓이는 곡선 y=g(x)와 직선 y=x로 둘러싸인 도형의 넓이의 2배와 같다.

따라서 오른쪽 그림에서 어두운 도형 의 넓이는

2 {x- x¤ } dx

=2[ x¤ - x‹]k)

=2{ k¤ - k¤ }

= k¤ = k¤ =49

∴ k=7 (∵ k>0) 7

49 3 1 3

1 3 1 2

1 3k 1 2

1 :)k k

O k

k

x y

y=x

y=f(x) y=g(x)

1 k 1

k

1 k 1 k

1 k 1

k

1302

f(0)=tan 0=0, f { }=tan =1 이므로 함수 f(x)의 역함수 g(x)에 대하여 g(0)=0, g(1)=

정적분 g(x)dx의 값은 곡선 y=f(x)와 y축 및 직선 y=1로 둘러 싸인 도형의 넓이와 같으므로

g(x)dx

= ¥1- tan x dx

= - sin x dx cos x :);4“;

p 4

:);4“;

p 4

:)1 x

y

O 1

p 1 4 p 4

y=f(x)

y=g(x)

:)1

p 4

p 4 p

1303

4

두 곡선 y=e—≈ 과 y=-e—≈

11. 정적분의 활용 195

단계 채점요소 배점

정삼각형인 단면의 넓이 S(x) 구하기 30%

부피식 세우기 40%

부피 구하기 30%

단계 채점요소 배점

접선의 방정식 구하기 50%

넓이 구하기 50%

= {1- }

=

-답 - '3p 16 '3

4 '3p

16 '3

4 p 4 '3

4

y=3'ƒx-9에서 y'= 이므로 곡선 위의 점

(18, 9)에서의 접선의 방정식은 y-9= (x-18) ∴ y= x

따라서 구하는 넓이는

¥18¥9- 3'ƒx-9 dx

=81-3[ (x-9)'ƒx-9]1(8

=81-54

=27

27 2

3 :(1 8 1

2 y=3'x-9

O 9 18 x

y

y= x 9

1 2

1 2 1

2

3 2'ƒx-9

1310

y=eå ≈에서 ax=ln y ∴ x= ln y x와 y를 바꾸면

y= ln x

∴ g(x)= ln x

두 곡선 f(x)=eå ≈ , g(x)= ln x가 x=e인 점에서 접하므로 f(e)=g(e), f'(e)=g'(e)

⁄ f(e)=g(e)에서

eå “ = yy`㉠

¤ f '(x)=aeå ≈ , g'(x)= 이므로 f '(e)=g'(e)에서

aeå “ = 1 yy㉡ ae

1 ax 1

a

1 a 1

a 1 a

1 a

㉠, ㉡에서 a=

∴ f(x)=e;e{;, g(x)=e ln x 두 곡선 y=e;e{;, y=e ln x와 x축 및 y축으로 둘러싸인 도형은 곡선 y=e;e{;과 직선 y=x로 둘러싸인 도 형의 넓이의 2배와 같다.

따라서 구하는 넓이는 2 (e;e{;-x)dx

=2[e¥e;e{;- ]e)

=e¤ -2e

e¤ -2e 1

2 :)e

O x

y y=x

e e

1

1

y=e ln x y=e

x e

1 e

1311

단계 채점요소 배점

역함수 g(x) 구하기 20%

a의 값 구하기 40%

도형의 넓이 구하기 40%

곡선 y=(x¤ -a)sin x와 x축의 교점의 x좌표는 (x¤ -a)sin x=0에서

x¤ -a=0또는 sin x=0 이때 0…x…p, 0<a<p이므로 x=0또는 x='a 또는 x=p 따라서 오른쪽 그림에서 어두운 두 도형의 넓이가 서로 같으므로

(x¤ -a)sin x dx=0 [(x¤ -a)(-cos x)]»)

+2 x cos x dx=0 ¤2 부분적분법 이용

p¤ -2a+2[x sin x]»)-2 sin x dx=0 p¤ -2a+2[cos x]»)=0

p¤ -2a-4=0

2a=p¤ -4 ∴ a=-2

2 :)»

:)»

:)»

y=(x¤ -a)sin x p

O x

y

'a

1312

y=x sin 2x에서 y'=sin 2x+2x cos 2x이므로 곡 선 위의 점{ , }에서의 접선의 방정식은

y- =1¥{x- } ∴ y=x

곡선 y=x sin 2x와 직선 y=x의 교점의 x좌표는 x sin 2x=x에서

p 4 p

4

p 4 p 4

1313

S«= |{ }

n

sin x|dx

={ }

n

|sin x|dx

이때 y=|sin x|는 주기가 p인 주기함수이므로 임의의 자연 수 n에 대하여

|sin x|dx= sin x dx

=[-cos x]»)=2

∴ S«={ }

n

|sin x|dx

=2¥{ }

n

={ }

n-1

S«= { }

n-1

= 1 =2 2

1-;2!;

1 2

¡ n=1

¡ n=1

1 2 1 2

:( np n-1)p

1 2

:0

: p (

np n-1)p

:(n-1)pnp 1

2 1 : 2

( np n-1)p

1315

두 곡선 y=cos x, y=a sin x의 교점의 x좌표를 t {0<t< }라 하면 오른쪽 그림에 서 어두운 도형의 넓이가 이므로

(cos x-a sin x)dx=

[sin x+a cos x]t)=

sin t+a cos t-a=1 yy㉠ 2

1 2

1 :)t 2

1 2 p

2

O 1

t a

y=a sin x

;2;

p y=cos x

x y

이때 cos t=a sin t이므로 tan t=

∴ cos t= , sin t= yy㉡

㉡을 ㉠에 대입하면

+ -a=

"√a¤ +1=a+

양변을 제곱하면 a¤ +1={a+ }¤ a¤ +1=a¤ +a+

∴ a= 3

4 3

4

1 4 1 2 1 2

1 2

"√a¤ +1 1

"√a¤ +1

1

"√a¤ +1 a

"√a¤ +1 1 a

a 1 t

'a¤ +1

1314

x(sin 2x-1)=0

∴ x=0 또는 x= {∵ 0…x… }

0…x… 에서

x-x sin 2x=x(1-sin 2x)æ0 이므로 곡선 y=x sin 2x가 직선 y=x 의 아래쪽에 위치한다.

따라서 구하는 넓이는 (x-x sin 2x)dx

= x dx- x sin 2x dx

=[ x¤ ]);4“;-{[- x cos 2x]);4“;+ cos 2x dx}

= -[ sin 2x]);4“;

= - -1

4

32 1

4

32 1 4

32

1 :);4“; 2 1

2 1

2

:);4“;

:);4“;

:);4“;

y=x

O x

y

p 4

p 2

p 2

p 2 p

4

MEMO

MEMO

MEMO

MEMO

문서에서 2014 개념원리 RPM 미적분2 답지 정답 (페이지 188-200)