【실전모의고사 9회 문제 2】 예시 답안 및 단계별 정해
[출제개념 : 사차함수의 대칭성과 극값, 정적분으로 정의된 함수의 극대와 극소]
[출처: 교과서 DB 연계 (DB: CAL1_Ch02) PDF p.6 탐구 11092 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-02-07, 12미적Ⅰ-03-04]
(1) 단계별 풀이 (10점): $f'(x) = 4x^3 - 16x = 4x(x - 2)(x + 2) = 0$에서 $x = 0$일 때 극댓값 $f(0) = 16$을 갖고, $x = \pm 2$일 때 극솟값 $f(\pm 2) = 0$을 갖는다.
(2) 단계별 풀이 (10점): $f(x) = 16 \iff x^4 - 8x^2 = x^2(x^2 - 8) = 0$에서 교점은 $x = 0, \pm 2\sqrt{2}$이다. 우함수 대칭성에 의해 넓이의 합은 $2\int_0^{2\sqrt{2}} (16 - (x^4 - 8x^2 + 16))\,dx = 2\int_0^{2\sqrt{2}} (8x^2 - x^4)\,dx = 2\Big[\dfrac{8}{3}x^3 - \dfrac{1}{5}x^5\Big]_0^{2\sqrt{2}} = \dfrac{256\sqrt{2}}{15}$이다.
답: (1) 극댓값 $16$, 극솟값 $0$ (2) $\dfrac{256\sqrt{2}}{15}$
(1) 단계별 풀이 (15점): $G'(x) = g(x) = 3(x - 1)(x - 3) = 0$이고 $G(x) = x^3 - 6x^2 + 9x$이다. 따라서 $x = 1$에서 극댓값 $G(1) = 4$, $x = 3$에서 극솟값 $G(3) = 0$을 갖는다.
(2) 단계별 풀이 (15점): 구간 $[0, 4]$에서 $G(0) = 0, G(1) = 4, G(3) = 0, G(4) = 4$이므로 $G(x)$의 치역은 $[0, 4]$이다. 따라서 $|G(x) - 2|$는 $G(x) = 2$일 때 최솟값 $0$, $G(x) = 0$ 또는 $4$일 때 최댓값 $2$를 갖는다.
답: (1) 극댓값 $4$, 극솟값 $0$ (2) 최댓값 $2$, 최솟값 $0$