(ㄱ) 삼각형 ABC는 다음 조건을 만족시킨다.(가)세 변의 길이 중 가장 짧은 변의 길이는 3이다.(나)sin2B=sin2C 또는 cos2B=cos2C
(ㄴ) 제시문 (ㄱ)의 삼각형 ABC에 대하여 집합 M은 다음과 같다.집합 M은 cosB=31일 때 BC가 가질 수 있는 모든 값의 모임이다.
(ㄷ) 제시문 (ㄱ)의 삼각형 ABC에 대하여 상수 p, q, r은 다음과 같다.(가)선분 AB의 중점을 P라 할 때, 삼각형 APC의 외접원의 넓이를 S1, 삼각형 BPC의 외접원의 넓이를 S2라 하자.(나)S2S1의 값이 81일 때 BC의 최솟값을 p, S2S1의 값이 83일 때 BC의 최솟값을 q, S2S1의 값이 85일 때 BC의 최솟값을 r이라 하자.
논제 1. (15점) 제시문의 집합 M을 구하고 그 근거를 논술하시오.
논제 2. (25점) 제시문의 상수 p, q, r의 값을 구하고 그 근거를 논술하시오.
해설강의 준비중
가톨릭대 2026학년도 수시 자연계열 3번 · mathesis.kr/archive/catholic/2026su/jayeon_3
논제 1.
+5점 · 가능한 삼각형
제시문 (ㄱ)의 (나)에 의하면 sin2B=sin2C이거나 cos2B=cos2C이다. 삼각형의 각은 0보다 크고 π보다 작으므로 sin2B=sin2C이면 2B=2C이거나 2B=π−2C이고, cos2B=cos2C이면 2B=2C이거나 2B=2π−2C이다. 한편 A+B+C=π를 만족하려면 2B=2π−2C는 성립할 수 없다. 따라서 가능한 경우는 A=B+C=2π인 직각삼각형과 B=C인 이등변삼각형 두 가지가 있다.집합 M을 구하기 위해 cosB=31이라고 하자.
+5점 · 직각삼각형일 경우
(1) 직각삼각형일 경우, A=2π이고 B는 4π이상이므로 B>C이고, AB가 가장 짧은 변이 되어 길이가 3이다. 따라서 BC=cosBAB=3×3=9 이다.
+5점 · 이등변삼각형일 경우
(2) 이등변삼각형일 경우, B는 3π이상이므로 A<B=C이고, BC가 가장 짧은 변이 되어 길이가 3이다.따라서 (1), (2)에 의해 M={3,9}이다.
논제 2.
+10점 · 사인법칙
삼각형 APC의 외접원의 반지름을 R1, 삼각형 BPC의 외접원의 반지름을 R2라고 하자. PC를 기준으로 사인법칙을 적용하면 2R1=sinAPC이고, 2R2=sinBPC가 된다. 따라서 S2S1=R22R12=sin2Asin2B이다.이 때 삼각형 ABC의 외접원의 반지름을 R이라 하면 사인법칙에 의해 2R=sinABC=sinBAC에서 S2S1=sin2Asin2B=BC2AC2이다. 삼각형 ABC가 직각삼각형일 경우 AB2+AC2=BC2이고, 이등변삼각형이면 cosB=2ACBC이므로 S2S1=BC2AC2=4cos2B1이다.
+5점 · S2S1=81인 경우
(1) S2S1=81인 경우:직각삼각형이면 AC2:AB2:BC2=1:7:8이다. AC<AB<BC이므로 AC=3이고 BC=3×22=62이다. 이등변삼각형일 때에는 S2S1=4cos2B1가 41미만일 수 없으므로 그러한 삼각형은 존재하지 않는다. 따라서 p=62 이다.
+5점 · S2S1=83인 경우
(2) S2S1=83인 경우:직각삼각형이면 AC2:AB2:BC2=3:5:8이다. 마찬가지로 AC=3이고 BC=3×326=26 이다. 이등변삼각형일 때에는 S2S1=sin2Asin2B=83<1이므로 B<A에서 AB=3이고, S2S1=4cos2B1=83이므로 cosB=36이 되어 BC=6cosB=26 이다. 따라서 BC의 최솟값은 q=26 이다.
+5점 · S2S1=85인 경우
(3) S2S1=85인 경우:직각삼각형이면 AC2:AB2:BC2=5:3:8이다. AC>AB이므로 AB=3이고 BC=3×326=26 이다.이등변삼각형일 때에는 S2S1=sin2Asin2B=85<1이므로 B<A에서 AB=3이고, S2S1=4cos2B1=85이므로 cosB=510이 되어 BC=6cosB=5610 이다. 26보다 작으므로, BC의 최솟값은 r=5610 이다.따라서 (1), (2), (3)을 종합하면 p=62, q=26, r=5610 이다.