두 실수 a(a=0), b에 대하여 두 함수
f(x)=31ax3−bx2−(a−4)x−3a2, g(x)=(a+b)x2−2(a+2)x 가 다음 조건을 만족시킨다.
함수 f(x)는 실수 전체의 집합에서 증가하고 방정식 f(x)+g(x)=0이 서로 다른 2개의 실근을 갖는다.
다음은 실수 b의 범위를 구하는 과정이다.
함수 f(x)는 실수 전체의 집합에서 증가하므로 a는 양수이다.
방정식 f′(x)=0의 판별식을 D라 하면
D=4b2+(가)≤0 …… ㉠
방정식 f(x)+g(x)=0이 서로 다른 2개의 실근을 가지므로 방정식 x3+3x2−9x=(나)의 서로 다른 실근의 개수는 2이다.
h(x)=x3+3x2−9x라 하자.
함수 h(x)의 증가와 감소를 표로 나타내면 다음과 같다.
xh′(x)h(x)⋯+↗−30극대⋯−↘10극소⋯+↗ 따라서 a=(다) …… ㉡
㉠, ㉡에서
−3≤b≤3
위의 (가), (나)에 알맞은 식을 각각 F(a), G(a)라 하고, (다)에 알맞은 수를 k라 할 때, F(5)+G(4)+k의 값을 구하시오. [4점]