수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

자연계열 I 2-1번

문제

[문제 2] 다음을 읽고 문제에 답하시오.

● 0과 π\displaystyle \pi 사이의 각 α\displaystyle \alpha와 β\displaystyle \beta에 대하여 다음 식이 성립한다.

tan⁡(α+β)=tan⁡α+tan⁡β1−tan⁡αtan⁡β\displaystyle \tan(\alpha+\beta)=\frac{\tan\alpha+\tan\beta}{1-\tan\alpha\tan\beta}

(단, α≠π2\displaystyle \alpha\ne\frac\pi2, β≠π2\displaystyle \beta\ne\frac\pi2, tan⁡αtan⁡β≠1\displaystyle \tan\alpha\tan\beta\ne1)

● lim⁡x→af(x)=c\displaystyle \lim_{x\to a}f(x)=c, lim⁡x→ag(x)=d\displaystyle \lim_{x\to a}g(x)=d (c,d\displaystyle c,d는 실수)일 때 다음이 성립한다.

lim⁡x→af(x)g(x)=lim⁡x→af(x)⋅lim⁡x→ag(x)=cd\displaystyle \lim_{x\to a}f(x)g(x)=\lim_{x\to a}f(x)\cdot\lim_{x\to a}g(x)=cd

● 미분가능한 두 함수 f(x)\displaystyle f(x), g(x)\displaystyle g(x)에 대하여 다음이 성립한다.

∫f(x)g′(x) dx=f(x)g(x)−∫f′(x)g(x) dx\displaystyle \int f(x)g^{\prime}(x)\,dx=f(x)g(x)-\int f^{\prime}(x)g(x)\,dx

[문제 2-1] 좌표평면 위에 세 점 A(x+5,x+5)\displaystyle (x+5,x+5), B(x+6,x+6)\displaystyle (x+6,x+6), C(−x,0)\displaystyle (-x,0)이 주어져 있다. 세 점 사이의 각 ACB가 최대가 될 때, x\displaystyle x의 값을 구하시오. (단, x≥0\displaystyle x\ge0) [10점]

해설강의 준비중

문제 2-1

+4점 · [2-1] 제시문을 활용하여 tan⁡θ=x5x2+33x+60\displaystyle \tan\theta=\frac x{5x^2+33x+60}를 얻으면

각 ACB를 θ\displaystyle \theta라고 하고, 각 ACB와 각 ACO (이때 O(0,0)\displaystyle (0,0)는 원점)에 탄젠트 함수의 덧셈 정리를 적용하여tan⁡θ=x+62x+6−x+52x+51+x+52x+5x+62x+6=x5x2+33x+60\displaystyle \tan\theta=\frac{\frac{x+6}{2x+6}-\frac{x+5}{2x+5}}{1+\frac{x+5}{2x+5}\frac{x+6}{2x+6}}=\frac x{5x^2+33x+60}를 얻는다.

+6점 · [2-1] 산술기하 평균을 이용하여 점 x=23\displaystyle x=2\sqrt3을 얻으면

이 식의 분모와 분자를 x\displaystyle x로 나누어 다음과 같이 정리한 후tan⁡θ=15x+60x+33,\displaystyle \tan\theta=\frac1{5x+\frac{60}x+33},산술기하 평균을 이용하면, x=23\displaystyle x=2\sqrt3일 때 tan⁡θ\displaystyle \tan\theta가 최댓값을 갖고,따라서 θ\displaystyle \theta도 최댓값을 갖는다는 것을 알 수 있다.

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