+30점 · △ C D M \displaystyle \triangle\mathrm{CDM} △ CDM 에서 점 E \displaystyle \mathrm E E 는 D M ‾ \displaystyle \overline{\mathrm{DM}} DM 위에 있으므로 다음이 성립한다.C E → = t C D → + ( 1 − t ) C M → ( 0 ≤ t ≤ 1 ) \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CE}}=t\overrightarrow{\mathrm{CD}}+(1-t)\overrightarrow{\mathrm{CM}}\quad(0\le t\le1) CE = t CD + ( 1 − t ) CM ( 0 ≤ t ≤ 1 ) 한편, △ B C N \displaystyle \triangle\mathrm{BCN} △ BCN 에서는 점 E \displaystyle \mathrm E E 가 B N ‾ \displaystyle \overline{\mathrm{BN}} BN 위에 있으므로 C E → = s C N → + ( 1 − s ) C B → ( 0 ≤ s ≤ 1 ) \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CE}}=s\overrightarrow{\mathrm{CN}}+(1-s)\overrightarrow{\mathrm{CB}}\quad(0\le s\le1) CE = s CN + ( 1 − s ) CB ( 0 ≤ s ≤ 1 ) 이다. 점 M \displaystyle \mathrm M M 은 B C ‾ \displaystyle \overline{\mathrm{BC}} BC 의 삼등분 점 중 점 B \displaystyle \mathrm B B 에 가까운 점이므로 C M → = 2 3 C B → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CM}}=\frac23\overrightarrow{\mathrm{CB}} CM = 3 2 CB 이고, 점 N \displaystyle \mathrm N N 은 C D ‾ \displaystyle \overline{\mathrm{CD}} CD 를 3 : 2 \displaystyle 3:2 3 : 2 로 내분한 점이므로 C N → = 3 5 C D → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CN}}=\frac35\overrightarrow{\mathrm{CD}} CN = 5 3 CD 이다. 즉, C E → = t C D → + 2 3 ( 1 − t ) C B → = 3 5 s C D → + ( 1 − s ) C B → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CE}}=t\overrightarrow{\mathrm{CD}}+\frac23(1-t)\overrightarrow{\mathrm{CB}}=\frac35s\overrightarrow{\mathrm{CD}}+(1-s)\overrightarrow{\mathrm{CB}} CE = t CD + 3 2 ( 1 − t ) CB = 5 3 s CD + ( 1 − s ) CB 이다. △ C D M \displaystyle \triangle\mathrm{CDM} △ CDM 에서 점 E \displaystyle \mathrm E E 는 D M ‾ \displaystyle \overline{\mathrm{DM}} DM 위에 있으므로 다음이 성립한다.C E → = t C D → + ( 1 − t ) C M → ( 0 ≤ t ≤ 1 ) \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CE}}=t\overrightarrow{\mathrm{CD}}+(1-t)\overrightarrow{\mathrm{CM}}\quad(0\le t\le1) CE = t CD + ( 1 − t ) CM ( 0 ≤ t ≤ 1 ) 한편, △ B C N \displaystyle \triangle\mathrm{BCN} △ BCN 에서는 점 E \displaystyle \mathrm E E 가 B N ‾ \displaystyle \overline{\mathrm{BN}} BN 위에 있으므로 C E → = s C N → + ( 1 − s ) C B → ( 0 ≤ s ≤ 1 ) \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CE}}=s\overrightarrow{\mathrm{CN}}+(1-s)\overrightarrow{\mathrm{CB}}\quad(0\le s\le1) CE = s CN + ( 1 − s ) CB ( 0 ≤ s ≤ 1 ) 이다. 점 M \displaystyle \mathrm M M 은 B C ‾ \displaystyle \overline{\mathrm{BC}} BC 의 삼등분 점 중 점 B \displaystyle \mathrm B B 에 가까운 점이므로 C M → = 2 3 C B → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CM}}=\frac23\overrightarrow{\mathrm{CB}} CM = 3 2 CB 이고, 점 N \displaystyle \mathrm N N 은 C D ‾ \displaystyle \overline{\mathrm{CD}} CD 를 3 : 2 \displaystyle 3:2 3 : 2 로 내분한 점이므로 C N → = 3 5 C D → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CN}}=\frac35\overrightarrow{\mathrm{CD}} CN = 5 3 CD 이다. 즉, C E → = t C D → + 2 3 ( 1 − t ) C B → = 3 5 s C D → + ( 1 − s ) C B → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CE}}=t\overrightarrow{\mathrm{CD}}+\frac23(1-t)\overrightarrow{\mathrm{CB}}=\frac35s\overrightarrow{\mathrm{CD}}+(1-s)\overrightarrow{\mathrm{CB}} CE = t CD + 3 2 ( 1 − t ) CB = 5 3 s CD + ( 1 − s ) CB 이다.
+30점 · 영벡터가 아닌 두 벡터 C D → , C B → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CD}},\;\overrightarrow{\mathrm{CB}} CD , CB 가 서로 평행하지 않으므로 s , t \displaystyle s,t s , t 는 t = 3 5 s ⇒ 3 s − 5 t = 0 2 3 ( 1 − t ) = 1 − s ⇒ 3 s − 2 t = 1 \displaystyle \begin{aligned}t=\frac35s\;&\Rightarrow\;3s-5t=0\\\frac23(1-t)=1-s\;&\Rightarrow\;3s-2t=1\end{aligned} t = 5 3 s 3 2 ( 1 − t ) = 1 − s ⇒ 3 s − 5 t = 0 ⇒ 3 s − 2 t = 1 을 만족하고, 이를 연립해서 풀면 s = 5 9 , t = 1 3 \displaystyle s=\frac59,\;t=\frac13 s = 9 5 , t = 3 1 이다. 그러므로 C E → = 4 9 C B → + 1 3 C D → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CE}}=\frac49\overrightarrow{\mathrm{CB}}+\frac13\overrightarrow{\mathrm{CD}} CE = 9 4 CB + 3 1 CD , 즉 m = 4 9 , n = 1 3 \displaystyle m=\frac49,\;n=\frac13 m = 9 4 , n = 3 1 이다. 영벡터가 아닌 두 벡터 C D → , C B → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CD}},\;\overrightarrow{\mathrm{CB}} CD , CB 가 서로 평행하지 않으므로 s , t \displaystyle s,t s , t 는 t = 3 5 s ⇒ 3 s − 5 t = 0 2 3 ( 1 − t ) = 1 − s ⇒ 3 s − 2 t = 1 \displaystyle \begin{aligned}t=\frac35s\;&\Rightarrow\;3s-5t=0\\\frac23(1-t)=1-s\;&\Rightarrow\;3s-2t=1\end{aligned} t = 5 3 s 3 2 ( 1 − t ) = 1 − s ⇒ 3 s − 5 t = 0 ⇒ 3 s − 2 t = 1 을 만족하고, 이를 연립해서 풀면 s = 5 9 , t = 1 3 \displaystyle s=\frac59,\;t=\frac13 s = 9 5 , t = 3 1 이다. 그러므로 C E → = 4 9 C B → + 1 3 C D → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CE}}=\frac49\overrightarrow{\mathrm{CB}}+\frac13\overrightarrow{\mathrm{CD}} CE = 9 4 CB + 3 1 CD , 즉 m = 4 9 , n = 1 3 \displaystyle m=\frac49,\;n=\frac13 m = 9 4 , n = 3 1 이다.
+30점 · 한편, B F → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{BF}} BF 와 C D → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CD}} CD 는 평행이므로 실수 l \displaystyle l l 에 대하여 B F → = l C D → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{BF}}=l\overrightarrow{\mathrm{CD}} BF = l CD 이다. 따라서 C F → = C B → + B F → = C B → + l C D → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CF}}=\overrightarrow{\mathrm{CB}}+\overrightarrow{\mathrm{BF}}=\overrightarrow{\mathrm{CB}}+l\overrightarrow{\mathrm{CD}} CF = CB + BF = CB + l CD 이고, 또 제시문 (ㄷ)에서 C F → = k C E → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CF}}=k\overrightarrow{\mathrm{CE}} CF = k CE 를 만족하므로 C F → = k C E → = 4 9 k C B → + 1 3 k C D → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CF}}=k\overrightarrow{\mathrm{CE}}=\frac49k\overrightarrow{\mathrm{CB}}+\frac13k\overrightarrow{\mathrm{CD}} CF = k CE = 9 4 k CB + 3 1 k CD 이다. 한편, B F → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{BF}} BF 와 C D → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CD}} CD 는 평행이므로 실수 l \displaystyle l l 에 대하여 B F → = l C D → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{BF}}=l\overrightarrow{\mathrm{CD}} BF = l CD 이다. 따라서 C F → = C B → + B F → = C B → + l C D → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CF}}=\overrightarrow{\mathrm{CB}}+\overrightarrow{\mathrm{BF}}=\overrightarrow{\mathrm{CB}}+l\overrightarrow{\mathrm{CD}} CF = CB + BF = CB + l CD 이고, 또 제시문 (ㄷ)에서 C F → = k C E → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CF}}=k\overrightarrow{\mathrm{CE}} CF = k CE 를 만족하므로 C F → = k C E → = 4 9 k C B → + 1 3 k C D → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CF}}=k\overrightarrow{\mathrm{CE}}=\frac49k\overrightarrow{\mathrm{CB}}+\frac13k\overrightarrow{\mathrm{CD}} CF = k CE = 9 4 k CB + 3 1 k CD 이다.
+10점 · 그러므로 C F → = C B → + l C D → = 4 9 k C B → + 1 3 k C D → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CF}}=\overrightarrow{\mathrm{CB}}+l\overrightarrow{\mathrm{CD}}=\frac49k\overrightarrow{\mathrm{CB}}+\frac13k\overrightarrow{\mathrm{CD}} CF = CB + l CD = 9 4 k CB + 3 1 k CD 이고, C B → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CB}} CB 와 C D → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CD}} CD 는 평행이 아니므로 4 9 k = 1 , 1 3 k = l \displaystyle \frac49k=1,\;\frac13k=l 9 4 k = 1 , 3 1 k = l 이다. 따라서, k = 9 4 \displaystyle k=\frac94 k = 4 9 이다. 그러므로 C F → = C B → + l C D → = 4 9 k C B → + 1 3 k C D → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CF}}=\overrightarrow{\mathrm{CB}}+l\overrightarrow{\mathrm{CD}}=\frac49k\overrightarrow{\mathrm{CB}}+\frac13k\overrightarrow{\mathrm{CD}} CF = CB + l CD = 9 4 k CB + 3 1 k CD 이고, C B → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CB}} CB 와 C D → \displaystyle \overrightarrow{\mathrm{CD}} CD 는 평행이 아니므로 4 9 k = 1 , 1 3 k = l \displaystyle \frac49k=1,\;\frac13k=l 9 4 k = 1 , 3 1 k = l 이다. 따라서, k = 9 4 \displaystyle k=\frac94 k = 4 9 이다.