[출처: 미래엔 미적분Ⅰ Ⅱ. 다항함수의 미분법 (DB: CAL1_Ch02) PDF p.48 탐구 3973 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-02-07, 12미적Ⅰ-02-08]
✅ 정답 요약: [3-1] \(v(0) = 18,\; v'(3) = -12\) | [3-2] \(r_0 = \sqrt{3},\; f(\sqrt{3}) = 12\sqrt{3}\) | [3-3] \(Q = 81\pi\)
[조건 수식 확인]: \(R\) , \(r\) , \(0 \le r \le R\) , \(v(r) = k(R^2 - r^2)\) , \(\Phi(r) = 2\pi r\,v(r)\) , \(R = 3\,\mathrm{mm}\) , \(k = 2\) , \(0 \le r \le 3\) , \(f(r) = r\,v(r) = 2r(9 - r^2)\) , \(r=0\) , \(v(0)\) , \(r=3\) , \(v'(3)\) , \(f(r) = 18r - 2r^3\) , \(r_0\) , \(f(r_0)\) , \(\displaystyle\int_0^3 2\pi f(r)\,dr\) , \(Q\)
[임상 분석 Ⅰ [모형 설정] — 문항 3-1 해설]: \(v(r) = 18 - 2r^2\)이므로 \(v(0) = 18\)이고, \(v'(r) = -4r\)에서 \(v'(3) = -12\)이다.
[임상 분석 Ⅱ [수치 유도] — 문항 3-2 해설]: \(f'(r) = 18 - 6r^2 = 6(3 - r^2) = 0\)에서 \(r_0 = \sqrt{3}\)일 때 최댓값 \(f(\sqrt{3}) = 18\sqrt{3} - 6\sqrt{3} = 12\sqrt{3}\)을 갖는다.
[임상 분석 Ⅲ [검증 결론] — 문항 3-3 해설]: \(Q = 2\pi\displaystyle\int_0^3 (18r - 2r^3)\,dr = 2\pi\left[9r^2 - \dfrac{1}{2}r^4\right]_0^3 = 2\pi\left(81 - \dfrac{81}{2}\right) = 81\pi\)이다.