문제 3
함수의 연속성과 사잇값 정리를 이용한 실근의 존재성 [총 25점]
[출처: 미래엔 미적분Ⅰ Ⅰ-2. 함수의 연속 (DB: CAL1_Ch01) PDF p.2 유제 6 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-01-01, 12미적Ⅰ-01-04]
[제시문]
(가) 함수 $f(x)$가 닫힌구간 $[a, b]$에서 연속이고 $f(a) \ne f(b)$일 때, $f(a)$와 $f(b)$ 사이의 임의의 값 $k$에 대하여 $f(c) = k$를 만족하는 $c$가 열린구간 $(a, b)$에 적어도 하나 존재한다.
(나) 연속함수 $f(x)$가 $f(0) = -2, \; f(1) = 3, \; f(2) = 1, \; f(3) = 11$을 만족시킨다.
(다) 함수 $g(x) = f(x) - x^2$이라 하자.
[3-1]
제시문 (나)와 (다)를 이용하여 $g(0), g(1), g(2), g(3)$의 값을 각각 구하고, 방정식 $f(x) = x^2$이 열린구간 $(0, 3)$에서 적어도 세 개의 실근을 가짐을 사잇값 정리로 설명하시오. [8점]
[3-2]
다항함수 $P(x) = x^3 + ax + b$가 $\lim_{x \to 1} \dfrac{P(x)}{x - 1} = 5$를 만족시킬 때, 상수 $a, b$의 값을 구하시오. [8점]
[3-3]
[3-2]의 다항함수 $P(x)$에 대하여 방정식 $P(x) + 5 = 0$이 오직 하나의 실근 $\gamma$를 가질 때, $\gamma$가 속하는 길이 $1$인 열린구간 $(n, n+1)$ ($n$은 정수)을 구하시오. [9점]