수리논술, 이게 다다.

자연계열 3-2번

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문제

[문제 3] 다음을 읽고 문제에 답하시오.

● 직선 y=mx+n  (m≠0)\displaystyle y=mx+n\;(m\ne0)이 양의 방향의 x\displaystyle x축과 이루는 각의 크기를 θ\displaystyle \theta라고 하면 tan⁡θ=m\displaystyle \tan\theta=m이다.

● 두 직선 y=m1x+n1\displaystyle y=m_1x+n_1, y=m2x+n2\displaystyle y=m_2x+n_2가 서로 수직이면 m1m2=−1\displaystyle m_1m_2=-1이다.

● 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\ne-1)

● 함수 f(x)\displaystyle f(x)가 x=c\displaystyle x=c에서 미분가능할 때, 곡선 y=f(x)\displaystyle y=f(x) 위의 점 (c,f(c))\displaystyle (c,f(c))에서의 접선의 방정식은 y−f(c)=f′(c)(x−c)\displaystyle y-f(c)=f^{\prime}(c)(x-c)이다.

● 함수 g(x)\displaystyle g(x)가 구간 [u,v]\displaystyle [u,v]에서 연속이고 g(x)≥0\displaystyle g(x)\ge0이면 정적분 ∫uvg(x) dx\displaystyle \int_u^vg(x)\,dx는 곡선 y=g(x)\displaystyle y=g(x)와 두 직선 x=u\displaystyle x=u, x=v\displaystyle x=v 및 x\displaystyle x축으로 둘러싸인 도형의 넓이를 나타낸다.

[문제 3-2] 포물선 y=3−x2\displaystyle y=3-x^2 위의 점 A는, 점 A에서 그은 접선 위의 한 점 B와 점 C(−3,0)\displaystyle (-\sqrt3,0)과 함께 정삼각형 ABC를 이룬다. 두 점 A, B의 쌍을 모두 찾아 좌표를 제시하시오. [15점]

해설강의 준비중

[문제 3-2]

두 직선 AC, AB가 x\displaystyle x축의 양의 방향과 이루는 각을 각각 α\displaystyle \alpha, β\displaystyle \beta라 하자. 이 두 직선의 교점을 지나고 x\displaystyle x축과 평행한 직선이, 두 직선 AC, AB가 이루는 둔각 또는 예각을 통과함에 따라 ∣α−β∣=60∘\displaystyle |\alpha-\beta|=60^{\circ} 또는 ∣α−β∣=120∘\displaystyle |\alpha-\beta|=120^{\circ}이다. 점 A를 (a,3−a2)\displaystyle (a,3-a^2)으로 놓으면 두 직선 AC, AB의 기울기는 각각 tan⁡α=(3−a2)−0a−(−3)=3−a\displaystyle \tan\alpha=\frac{(3-a^2)-0}{a-(-\sqrt3)}=\sqrt3-a, tan⁡β=−2a\displaystyle \tan\beta=-2a이므로±3=tan⁡(α−β)=tan⁡α−tan⁡β1+tan⁡αtan⁡β=(3−a)−(−2a)1+(3−a)(−2a)\displaystyle \pm\sqrt3=\tan(\alpha-\beta)=\frac{\tan\alpha-\tan\beta}{1+\tan\alpha\tan\beta}=\frac{(\sqrt3-a)-(-2a)}{1+(\sqrt3-a)(-2a)}에서 a=0\displaystyle a=0 또는 a=736\displaystyle a=\frac{7\sqrt3}6을 얻는다.

+5점 · [3-2] 점 A가 포물선의 꼭짓점일 때, A=(0,3)\displaystyle =(0,3), B=(−23,3)\displaystyle =(-2\sqrt3,3)임을 제시하면

a=0\displaystyle a=0이면 A=(0,3)\displaystyle =(0,3), B=(−23,3)\displaystyle =(-2\sqrt3,3)이다.

+5점 · [3-2] 점 A가 포물선의 꼭짓점이 아닐 때, A=(736,−1312)\displaystyle =\left(\frac{7\sqrt3}6,-\frac{13}{12}\right)임을 제시하면

a=736\displaystyle a=\frac{7\sqrt3}6이면 A=(736,−1312)\displaystyle =\left(\frac{7\sqrt3}6,-\frac{13}{12}\right)이고직선 AB의 방정식은 y=−2a(x−a)+3−a2=−733x+8512\displaystyle y=-2a(x-a)+3-a^2=-\frac{7\sqrt3}3x+\frac{85}{12}이다.

+5점 · [3-2] 점 A가 포물선의 꼭짓점이 아닐 때, B=(538,6524)\displaystyle =\left(\frac{5\sqrt3}8,\frac{65}{24}\right)임을 제시하면

선분 AC의 중점을 D라 하면D=(312,−1324)\displaystyle =\left(\frac{\sqrt3}{12},-\frac{13}{24}\right)이다. 점 B를 (b,−733b+8512)\displaystyle \left(b,-\frac{7\sqrt3}3b+\frac{85}{12}\right)라 하면 직선 AC의 기울기는 −36\displaystyle -\frac{\sqrt3}6이고직선 BD는 직선 AC와 수직이므로(−733b+8512)−(−1324)b−312=63\displaystyle \frac{\left(-\frac{7\sqrt3}3b+\frac{85}{12}\right)-\left(-\frac{13}{24}\right)}{b-\frac{\sqrt3}{12}}=\frac6{\sqrt3}에서 b=538\displaystyle b=\frac{5\sqrt3}8을 얻는다. 따라서 점 B는 (538,6524)\displaystyle \left(\frac{5\sqrt3}8,\frac{65}{24}\right)이다.

※ 논리 전개 과정이 맞으면 답이 틀리더라도 1~2점의 부분 점수를 부여할 수 있습니다.

※ 채점자는 답안의 완성도에 따라 -0.5~+0.5점을 부여할 수 있습니다.

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