치환적분_난이도 상 (2019년 6월 평가원 고3 가형 30번)

상수 $a, \; b$ 에 대하여 함수 $f(x)= a \sin ^3 x + b \sin x$ 가 $$f \left ( \dfrac{\pi}{4} \right ) = 3 \sqrt{2}, \;\; f \left ( \dfrac{\pi}{3} \right ) = 5 \sqrt{3}$$ 을 만족시킨다. 실수 $t \; (1 < t < 14)$ 에 대하여 함수 $y=f(x)$ 의 그래프와 직선 $y=t$ 가 만나는 점의 $x$ 좌표 중 양수인 것을 작은 수부터 크기순으로 모두 나열할 때, $n$ 번째 수를 $x_n$ 이라 하고 $$c_n = \displaystyle \int_{3\sqrt{2}}^{5\sqrt{3}} \dfrac{t}{f'(x_n)} dt$$ 라 하자. $\sum \limits_{n=1}^{101} c_n = p+q\sqrt{2}$ 일 때, $q-p$ 의 값을 구하시오. (단, $p$ 와 $q$ 는 유리수이다.)

정답 $12$