(가)[그림 1]과 같이 길이가 3인 고정된 막대 AB 끝에 길이가 2인 막대 BP가 연결되어 있다. 점 P에서 막대 AB 또는 그 연장선에 내린 수선의 발을 H라 하고, ∠ABP=θ라 두자. (단, 0<θ<π)
이때, 삼각형 ABP의 외접원의 반지름의 길이를 R, 삼각형 ABP와 삼각형 AHP의 넓이를 각각 S1, S2라 하자.
(나)점 B에 연결되어 있는 길이가 3인 막대 AB와 길이가 2인 막대 BP가 있다. 중심이 원점이고 반지름의 길이가 1인 원을 C1, 중심이 (4,0)이고 반지름의 길이가 2인 원을 C2라 하자. [그림 2]와 같이 시각 t=0일 때 점 A, 점 B, 점 P는 각각 (1,0), (4,0), (4,2)에 위치하고, 시각 t에서 [그림 3]과 같이 점 A, 점 B, 점 P는 각각 원 C1, x축, 원 C2 위에 위치한다. 점 A의 시각 t에서의 좌표는 (cost,sint)이다. 시각 t일 때 원점과 점 P 사이의 거리의 제곱을 f(t)라 하자. 한편, t=t0일 때 직선 AB가 처음으로 원 C1에 접한다. (단, 두 막대의 길이는 변하지 않으며 점 P는 제1사분면 위의 점이다.)
[문제 1-1] (20점)제시문 (가)에 관한 물음에 답하시오.(1)(8점) 다음 극한을 조사하시오.θ→π−limS2S1(2)(12점) 6π≤θ≤65π인 θ에 대하여 R이 최솟값을 가질 때 sinθ의 값을 구하시오.
[문제 1-2] (30점)제시문 (나)에 관한 물음에 답하시오.(1)(8점) cost0의 값을 구하시오.(2)(12점) f′(t0)의 값을 구하시오.(3)(10점) 점 P가 나타내는 도형은 원의 일부이다. 그 길이를 구하시오.
해설강의 준비중
아주대 2026학년도 모의 자연계열 1번 · mathesis.kr/archive/ajou/2026mo/jayeon_1
+5점 · S1, S2의 식을 올바르게 구하면
[문제 1-1](1) 삼각형의 넓이 공식에 의하여 S1=21⋅3⋅2⋅sinθ=3sinθ이다.그리고 삼각비에 의하여 S2=21⋅(3+2cos(π−θ))⋅(2sin(π−θ))=(3−2cosθ)sinθ이다.
+3점 · 극한값을 올바르게 계산하면
따라서θ→π−limS2S1=θ→π−lim3−2cosθ3=53이다.
QtA.왜 넓이의 비가 53로 갈까?두 삼각형 ABP와 AHP는 밑변을 각각 AB, AH로 잡으면 높이가 모두 PH의 길이이다. 따라서S2S1=AHAB이다.θ→π−일 때 두 막대가 A, B, P 순서로 펴지므로 AH→3+2=5이다. 그러므로 넓이의 비는 53로 간다.
+3점 · b의 길이를 올바르게 구하면
(2) b=AP라 하자. 코사인 법칙에 의하여b2=32+22−2⋅3⋅2⋅cosθ=13−12cosθ이고,
+3점 · R의 식을 올바르게 구하면
사인 법칙에 의하여sinθb=2R,즉R=2sinθ13−12cosθ이다.
+6점 · R이 최솟값을 가질 때의 sinθ의 값을 올바르게 구하면
따라서dθdR=21⋅sin2θ213−12cosθ12sinθsinθ−13−12cosθcosθ=21⋅sin2θ13−12cosθ6sin2θ−(13−12cosθ)cosθ=2sin2θ13−12cosθ6cos2θ−13cosθ+6=2sin2θ13−12cosθ(2cosθ−3)(3cosθ−2)이다. 이로부터 R은 cosθ=32일 때 최솟값을 가짐을 알 수 있다. 그러므로 sinθ=35이다.
+3점 · 삼각형 OAB가 직각삼각형임을 관찰하면
[문제 1-2] (1) 직선 AB가 원에 접할 때 두 직선 OA와 AB는 수직이다. 즉, 삼각형 OAB는 직각삼각형이다.
+2점 · OB의 길이를 올바르게 구하면
피타고라스 정리로부터 빗변 OB의 길이는 10이다.
+3점 · cost0의 값을 올바르게 구하면
따라서 cost0=101임을 알 수 있다.
+3점 · 시각 t일 때 점 B의 x좌표를 올바르게 구하면
(2) 시각 t일 때 점 B의 x좌표는 α=cost+9−sin2t이고,
+3점 · 시각 t일 때 점 P의 x좌표를 올바르게 구하면
점 P는 원 (x−4)2+y2=4와 원 (x−α)2+y2=4의 교점이다. 따라서 점 P의 x좌표는 2α+4이다.
+3점 · f(t)를 올바르게 구하면
점 P는 원 C2 위의 점이므로f(t)=x2+y2=8x−12=4α+4=4(cost+9−sin2t)Correction. 마지막 식에 +4가 빠졌다. f(t)=4(cost+9−sin2t)+4이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.이고f′(t)=−4sint−9−sin2t4sintcost이다.
(3) 시각 t에서의 점 P의 x좌표를 g(t)라 하면g(t)=2α+2=2cost+9−sin2t+2이다.
+4점 · g(t)의 최솟값과 최댓값을 올바르게 구하면
g′(t)=−sint−9−sin2tsintcost=−9−sin2tsint(9−sin2t+cost)Correction.g′(t)를 구한 식에 계수 21이 빠졌다. 도함수의 부호와 구하는 호의 길이에는 영향이 없다. 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.이므로 g(t)의 최솟값은 g(π)=3, 최댓값은 g(0)=4이다.
+3점 · 점 P가 나타내는 도형의 길이를 올바르게 구하면
따라서 점 P가 나타내는 도형은 중심각의 크기가 6π인 호이고, 그 길이는 2⋅6π=3π이다.