[출처: 미래엔 미적분Ⅰ Ⅲ-1. 부정적분과 정적분 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.20 탐구 7063 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-03-02, 12미적Ⅰ-03-03, 12미적Ⅰ-03-04]
<제시문 (가)> 닫힌구간 \([0, 1]\)에서 연속인 함수 \(f(t)\)에 대하여 \(H(x) = \int_{0}^{x} f(t)\,dt - \int_{x}^{1} f(t)\,dt\)라 하면, 정적분의 성질에 의해 \(H(x) = 2\int_{0}^{x} f(t)\,dt - \int_{0}^{1} f(t)\,dt\)이므로 \(H(x)\)는 미분가능하고 \(H'(x) = 2f(x)\)이다.
<제시문 (나)> \(F(x) = \int_{0}^{x} H(t)\,dt\)라 할 때 \(F(0) = F(1) = 0\)이면 롤의 정리에 의해 \(F'(c) = H(c) = 0\)인 \(c\)가 열린구간 \((0, 1)\)에 적어도 하나 존재한다.
닫힌구간 \([0, 1]\)에서 정의된 연속함수 \(f(x)\)에 대하여 함수 \(H(x) = \int_{0}^{x} f(t)\,dt - \int_{x}^{1} f(t)\,dt\)라 할 때, 다음 물음에 답하시오.
[문항 3-1] (6점) 제시문 (가)를 이용하여 \(H(0) + H(1) = 0\)임을 보이고, 이차함수 \(f(x) = 3x^2 - 2x\)일 때 함수 \(H(x)\)의 식을 구하시오.
[문항 3-2] (7점) [문항 3-1]의 \(f(x) = 3x^2 - 2x\)에 대하여 \(\int_{0}^{1} H(x)\,dx\)와 \(\int_{0}^{1} (1 - 2x)f(x)\,dx\)의 값을 각각 계산하여 두 정적분의 값이 서로 같음을 확인하시오.
[문항 3-3] (7점) 일반적인 연속함수 \(f(x)\)가 \(\int_{0}^{1} H(x)\,dx = 0\)을 만족시킬 때, \(\int_{0}^{c} f(t)\,dt = \int_{c}^{1} f(t)\,dt\)인 \(c \in (0, 1)\)이 존재함을 제시문 (나)로 증명하고, \(f(x) = 6x^2 - 6x + 1\)일 때 \(c \in (0, 1)\)의 값을 구하시오.
[논술 답안 작성란 — 문항 3 ([3-1] 6점 / [3-2] 7점 / [3-3] 7점, 총 20점)]
• 제시문 (가), (나)의 수학적 정의와 정리를 명시하고 소문항 [3-1] → [3-2] → [3-3] 순서로 논리적 근거와 풀이 과정을 서술하시오.