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아주대 2025학년도 수시 약학과 2번 · mathesis.kr/archive/ajou/2025su/yak_2
+4점 · 두 점 A, B의 x좌표가 2at2−apt−1=0을 만족한다는 것을 관찰
[문제 2-1] 함수 f(x)=2ax2 위의 한 접점의 좌표를 (t,2at2)이라 하면 f′(t)=at이므로 접선의 방정식은 y=at(x−t)+2at2이다. 이때 이 접선이 점 P(p,−1)를 지나므로 2at2−apt−1=0이다. 점 A와 점 B의 x좌표를 각각 β, γ (β<γ)라 하면, β와 γ는 위 이차방정식의 서로 다른 두 실근이다. 이차방정식의 근과 계수의 관계에 의하여β+γ=2p,βγ=−a2⋯⋯①이다.
+4점 · 점 Q의 x좌표를 올바르게 나타냄
한편 두 직선 m1과 m2의 방정식은 각각m1:y=−aβ1(x−β)+2aβ2,m2:y=−aγ1(x−γ)+2aγ2이므로 −ax(β1−γ1)+2a(β2−γ2)=0에서 x=2ap이다.
+4점 · 점 Q의 y좌표를 올바르게 나타냄
①을 이용하면 점 Q의 y좌표는 다음과 같다.y=−aβ2ap+a1+2aβ2=−ββ+γ+a1−βγβ2=2ap2+a1+1그러므로 점 Q의 x좌표는 x=2ap이고 y좌표는 y=2ap2+a1+1이다.
+3점 · 6p2+34=23(6p)2임을 나타냄
[문제 2-2](1) [문제 2-1]에서 구한 점 Q의 좌표에 a=3을 대입하면 점 Q의 좌표는 (6p,6p2+34)이다. 점 Q가 곡선 y=f(x)=2ax2 위의 점이므로 6p2+34=23(6p)2이다. 따라서 p2=361이고 p=±61이다.
+3점 · 점 Q가 제2사분면의 위의 점이라는 것으로부터 답을 구함
점 Q가 제2사분면 위의 점이므로 p=−61이다.
각 3점 · 점 A와 점 B의 좌표를 올바르게 구함
(2) 점 Q가 곡선 y=f(x) 위의 점이고 제2사분면 위에 있으므로 점 Q와 점 A는 일치한다. 따라서 삼각형 APB는 선분 AP가 빗변인 직각삼각형이다. a=3이고 [문제 2-2] (1)에 의해 p=−61이므로 [문제 2-1]의 ①에 대입하여 점 A와 점 B의 x좌표 β, γ (β<γ)를 계산하면 β=−1이고 γ=32이다. 따라서 점 A의 좌표는 (−1,23)이고 점 B의 좌표는 (32,32)이다.
+4점 · 답을 올바르게 구함
[문제 2-2] (1)에 의해 점 P의 좌표는 (−61,−1)이므로 AB=655, AP=6510이다. 그러므로 sinθ=APAB=22이다.
+4점 · 네 점 P, Q, A, B는 원 위에 있음을 관찰
[문제 2-3](1) 【그림 4】의 오른쪽 그림에 의해 삼각형 PQA와 PQB는 각각 ∠A와 ∠B가 직각인 직각삼각형이므로, 점 P, Q, A, B는 원 위에 있고 선분 PQ는 그 원의 지름이다.
+4점 · 답을 올바르게 구함
또한, 그 원은 삼각형 APB의 외접원이므로 사인법칙에 의해 sinθAB=PQ이다. cosθ=13213이므로 0<θ<2π이므로 sinθ=13313이다. 그러므로 PQ=sinθAB=5125×31313=5465이다.
+4점 · 삼각형 APT와 QTB가 닮음임을 관찰
(2) 두 선분 AQ와 BP의 교점을 T라 하면 삼각형 APT와 QTB는 각각 ∠A와 ∠B가 직각인 직각삼각형이다. AP:BQ=3:13이므로 양수 k에 대하여 AP=3k, BQ=13k라 하자. 호 AB에 대한 원주각의 크기는 같으므로 [문제 2-3]의 (1)로부터 ∠Q의 크기는 θ임을 알 수 있다. 따라서 삼각형 APT와 QTB는 닮음비가 3:13인 닮은 삼각형이다.
각 3점 · AP와 BP의 길이를 구함
PTcosθ=AP=3k이므로 PT=2313k이고, PTsinθ=AT이므로 AT=29k이다. 두 삼각형의 닮음비를 이용하면 AT:BT=3:13이므로 BT=313AT=2313k이고, 이를 통해 BP=PT+BT=313k를 얻을 수 있다.
+4점 · 답을 올바르게 구함
피타고라스의 정리에 의해 PQ2=BP2+BQ2이므로 [문제 2-3]의 (1)에서 구한 PQ를 이용하면 (5465)2=(313k)2+(13k)2이고 이를 정리하면 k2=258이다. 그러므로 삼각형 APB의 넓이는21AP×BP×sinθ=21×(3k)×(313k)×13313=227k2=25108이다.