수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

자연계열 1교시 3-1번

문제

[문제 3] 다음을 읽고 문항별로 풀이와 함께 답하시오.

● 점 (x1,y1)\displaystyle (x_1,y_1)과 직선 ax+by+c=0\displaystyle ax+by+c=0사이의 거리는 다음과 같다.∣ax1+by1+c∣a2+b2\displaystyle \frac{|ax_1+by_1+c|}{\sqrt{a^2+b^2}}

● 모든 실수 α\displaystyle \alpha, β\displaystyle \beta에 대하여 다음 식이 성립한다.sin⁡(α+β)=sin⁡αcos⁡β+cos⁡αsin⁡β\displaystyle \sin(\alpha+\beta)=\sin\alpha\cos\beta+\cos\alpha\sin\betacos⁡(α+β)=cos⁡αcos⁡β−sin⁡αsin⁡β\displaystyle \cos(\alpha+\beta)=\cos\alpha\cos\beta-\sin\alpha\sin\beta

● 미분가능한 함수 g(x)\displaystyle g(x)의 도함수 g′(x)\displaystyle g^{\prime}(x)가 닫힌구간 [a,b]\displaystyle [a,b]를 포함하는 열린구간에서 연속이고, g(a)=α\displaystyle g(a)=\alpha, g(b)=β\displaystyle g(b)=\beta에 대하여 함수 f(x)\displaystyle f(x)가 α\displaystyle \alpha와 β\displaystyle \beta를 양끝으로 하는 닫힌구간에서 연속일 때 다음 식이 성립한다.Caution. 치환적분 공식을 적용하려면 함수 f\displaystyle f가 g([a,b])\displaystyle g([a,b]) 전체에서 연속이어야 한다. g(x)\displaystyle g(x)가 두 끝값 α\displaystyle \alpha, β\displaystyle \beta 사이를 벗어날 수도 있으므로, 두 끝값 사이에서의 연속성만으로는 충분하지 않다.∫abf(g(x))g′(x)dx=∫αβf(t)dt\displaystyle \int_a^b f(g(x))g^{\prime}(x)dx=\int_\alpha^\beta f(t)dt

[문제 3-1] 좌표평면 위에 점 A(3,0), B(4,2)가 있다. 방정식 y3−3e2xy+2e3x=0\displaystyle y^3-3e^{2x}y+2e^{3x}=0을 만족시키는 점 P(x,y)\displaystyle \mathrm P(x,y)에 대하여 삼각형 PAB의 넓이의 최솟값을 구하시오. (단, y≥0\displaystyle y\ge0이다.) [10점]

해설강의 준비중

[문제 3-1]

+4점 · 인수분해를 하여 y=ex\displaystyle y=e^x을 구하면

0=y3−3e2xy+2e3x=(y−ex)2(y+2ex)\displaystyle 0=y^3-3e^{2x}y+2e^{3x}=(y-e^x)^2(y+2e^x)이므로 P(x,y)\displaystyle \mathrm P(x,y)는 y=ex\displaystyle y=e^x또는 y=−2ex\displaystyle y=-2e^x위에 있다. y≥0\displaystyle y\ge0이므로 y=ex\displaystyle y=e^x 위에 있다. 두 점 A, B를 지나는 직선의 방정식은 2x−y−6=0\displaystyle 2x-y-6=0이다.

+3점 · 점 (ln⁡2,2)\displaystyle (\ln2,2)을 구하면

y=ex\displaystyle y=e^x에서 기울기가 2인 점은 (ln⁡2,2)\displaystyle (\ln2,2)이고,

+3점 · 거리 8−2ln⁡25\displaystyle \frac{8-2\ln2}{\sqrt5}를 구하고 삼각형의 넓이 4−ln⁡2\displaystyle 4-\ln2를 구하면

이 점에서 직선 2x−y−6=0\displaystyle 2x-y-6=0까지의 거리는 8−2ln⁡25\displaystyle \frac{8-2\ln2}{\sqrt5}이다. AB‾=5\displaystyle \overline{\mathrm{AB}}=\sqrt5이므로 삼각형의 넓이의 최솟값은 4−ln⁡2\displaystyle 4-\ln2이다.

※ 논리 전개 과정이 맞으면 답이 틀리더라도 부분 점수를 부여할 수 있습니다.

※ 채점자는 답안의 완성도에 따라 ±1점을 부여할 수 있습니다.

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