수학여정 - 문제 분석 리포트

(2025학년도) 2024년 9월 모의평가 고3 수학 17번 풀이 해설 [이해용/실전용]
문제의 분류수학 Ⅱ · 부정적분 / 다항함수의 적분
난이도

🔍 이해용 풀이

문제
17. 함수 f(x)에 대하여 f(x)=6x2+2x+1이고 f(0)=1일 때, f(1)의 값을 구하시오. [3점]

1. 문제의 요지

이 문제는 도함수를 부정적분하여 원시함수를 구하고, 주어진 함숫값을 이용해 적분상수를 결정한 뒤 특정 함숫값을 계산할 수 있는지를 묻는 문제입니다.

2. 주어진 조건

- f(x)=6x2+2x+1
- f(0)=1

3. 풀이의 순서

이 문제는 도함수의 부정적분을 통해 원래 함수를 복원하고, 초기 조건을 이용해 적분상수를 찾는 방법으로 풀이합니다.

step1. 도함수 f(x)를 부정적분하여 f(x)의 식을 세웁니다.

step2. f(0)=1 조건을 이용하여 적분상수 C를 구합니다.

step3. 완성된 f(x) 식에 x=1을 대입하여 f(1)의 값을 계산합니다.

4. 풀이의 도구

- 다항함수의 부정적분 : n1일 때, xndx=1n+1xn+1+C (단, C는 적분상수)

5. 구체적 풀이

도함수 f(x)가 주어졌을 때 원래 함수 f(x)를 구하려면 부정적분을 해야 해요. 이때 적분상수 C가 생기는데, 문제에서 주어진 f(0)=1이라는 힌트를 쓰면 이 C의 값을 정확히 알아낼 수 있답니다.

step1. 도함수 f(x)를 부정적분하여 f(x)의 식 세우기

f(x)=6x2+2x+1이므로, 양변을 x에 대해 적분해 볼게요.

f(x)=(6x2+2x+1)dx

다항함수의 적분 공식을 적용하면,

f(x)=6·13x3+2·12x2+x+C

f(x)=2x3+x2+x+C 가 됩니다.

부정적분을 할 때는 항상 마지막에 적분상수 C를 붙이는 것을 잊지 마세요!

step2. f(0)=1 조건을 이용하여 적분상수 C 구하기

문제에서 f(0)=1이라고 했죠? 방금 구한 식에 x=0을 대입해 봅시다.

f(0)=2(0)3+(0)2+0+C=C

따라서 C=1이 됩니다.

초기 조건 f(0)의 값은 다항함수에서 상수항, 즉 적분상수 C와 같다는 점을 이용하면 빠르게 계산할 수 있어요.

이제 함수 f(x)가 완벽하게 구해졌네요.

f(x)=2x3+x2+x+1

step3. 완성된 f(x) 식에 x=1을 대입하여 f(1)의 값 계산하기

우리가 구하고 싶은 것은 f(1)의 값이므로, x=1을 대입해 줍니다.

f(1)=2(1)3+(1)2+1+1

f(1)=2+1+1+1=5

따라서 정답은 5입니다.

[정답] 5

⚡ 실전용 풀이

step1. 부정적분

f(x)=(6x2+2x+1)dx

f(x)=2x3+x2+x+C

step2. 적분상수 구하기

f(0)=C=1   --- f(0)=1이므로

f(x)=2x3+x2+x+1

step3. 함숫값 계산

f(1)=2(1)3+(1)2+1+1=5

5

🎯 막힌 이유와 돌파구

🔒 막힌 이유

부정적분을 할 때 적분상수 C를 빼먹거나, 다항함수의 적분 공식을 헷갈려 계산 실수를 할 수 있습니다.

🔑 돌파구

도함수를 적분할 때 반드시 적분상수 C를 붙이고, 주어진 초깃값 f(0)을 대입하여 C를 구하는 과정을 거칩니다.
다항함수의 적분 공식을 정확히 숙지하고 차분히 계산합니다.

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