수리논술, 이게 다다.

자연계열 1번

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문제

[문제 1\displaystyle 1] [60\displaystyle 60점]

(가) 사인법칙

△ABC\displaystyle \triangle A B C의 외접원의 반지름의 길이를 R\displaystyle R라 하면

asin⁡A=bsin⁡B=csin⁡C=2R\displaystyle \frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B} = \frac{c}{\sin C} = 2 R

(나) 코사인법칙

△ABC\displaystyle \triangle\mathrm{ABC}에서

a2=b2+c2−2bccos⁡A\displaystyle a^{2} = b^{2} + c^{2} - 2 b c \cos A

b2=c2+a2−2cacos⁡B\displaystyle b^{2} = c^{2} + a^{2} - 2 c a \cos B

c2=a2+b2−2abcos⁡C\displaystyle c^{2} = a^{2} + b^{2} - 2 a b \cos C

(다) 그림과 같이 중심이 O 인 원에 내접하는 □ABCD\displaystyle \square A B C D에 대하여 cos⁡A=14,BDˉ=23\displaystyle \cos A = \frac{1}{4} , \bar{\mathrm{BD}} = 2 \sqrt{3}이고, △BCD\displaystyle \triangle B C D의 넓이는 △OBD\displaystyle \triangle O B D넓이의 52\displaystyle \frac{5}{2}배이다.

원에 내접하는 사각형 ABCD와 삼각형 OBD

○제시문 (다)에서 △BCD\displaystyle \triangle B C D의 세 변의 길이의 곱을 구하시오.

해설강의 준비중
+5점 · [문제 1] (1)의 과정과 같이 sin⁡A\displaystyle \sin A를 도출한 경우

(1) cos⁡A=14\displaystyle \cos A = \frac{1}{4}이므로 sin⁡A=1−(14)2=1516=154\displaystyle \sin A = \sqrt{1 - \left( \frac{1}{4} \right)^{2}} = \sqrt{\frac{15}{16}} = \frac{\sqrt{15}}{4}이다.

+15점 · [문제 1] (2)의 과정과 같이 사인법칙을 활용하여 원의 반지름 R\displaystyle R을 도출한 경우

(2) 원의 반지름을 R\displaystyle R이라 하면, 사인법칙에 따라 23sin⁡A=2R\displaystyle \frac{2 \sqrt{3}}{\sin A} = 2 R이므로

R=12×23sin⁡A=12×23×415=455\displaystyle R = \frac{1}{2} \times \frac{2 \sqrt{3}}{\sin A} = \frac{1}{2} \times 2 \sqrt{3} \times \frac{4}{\sqrt{15}} = \frac{4 \sqrt{5}}{5} 이다.

+15점 · [문제 1] (3)의 과정과 같이 원의 반지름 R\displaystyle R과 코사인법칙을 활용하여 cos⁡(∠BOD)\displaystyle \cos ( \angle B O D )를 도출한 경우

(3) 코사인법칙에 따라 cos⁡(∠BOD)=R2+R2−(23)22×R×R=(455)2+(455)2−(23)22×(455)2=−78\displaystyle \cos ( \angle {\mathrm{BOD}} ) = \frac{R^{2} + R^{2} - ( 2 \sqrt{3} )^{2}}{2 \times R \times R} = \frac{\left( \frac{4 \sqrt{5}}{5} \right)^{2} + \left( \frac{4 \sqrt{5}}{5} \right)^{2} - ( 2 \sqrt{3} )^{2}}{2 \times \left( \frac{4 \sqrt{5}}{5} \right)^{2}} = - \frac{7}{8}이다.

(4) △OBD\displaystyle \triangle O B D넓이를 S1\displaystyle S_{1}이라 하면, S1=12×R2×sin⁡(∠BOD)=12×(455)2×1−(−78)2=155\displaystyle S_{1} = \frac{1}{2} \times R^{2} \times \sin ( \angle {\mathrm{BOD}} ) = \frac{1}{2} \times \left( \frac{4 \sqrt{5}}{5} \right)^{2} \times \sqrt{1 - \left( - \frac{7}{8} \right)^{2}} = \frac{\sqrt{15}}{5}이다.

+10점 · [문제 1] (4)와 (5)의 과정과 같이 △OBD\displaystyle \triangle O B D의 넓이를 도출하고 두 삼각형 △OBD\displaystyle \triangle O B D와 △BCD\displaystyle \triangle B C D의 넓이 관계에 따라 △BCD\displaystyle \triangle B C D의 넓이를 도출한 경우

(5) 따라서 △BCD\displaystyle \triangle B C D의 넓이를 S2\displaystyle S_{2}라 하면, S2=52×S1=52×155=152\displaystyle S_{2} = \frac{5}{2} \times S_{1} = \frac{5}{2} \times \frac{\sqrt{15}}{5} = \frac{\sqrt{15}}{2}이다.

+15점 · [문제 1] (6) 또는 (6')의 과정을 통해 조건을 만족하는 △BCD\displaystyle \triangle B C D의 세 변의 길이의 곱을 도출한 경우

(6) 사인법칙을 활용하면 S2=BCˉ×CDˉ×BDˉ4×R\displaystyle S_{2} = \frac{\bar{\mathrm{BC}} \times \bar{\mathrm{CD}} \times \bar{\mathrm{BD}}}{4 \times R}이므로, BCˉ×CDˉ×BDˉ=4×455×152=83\displaystyle \bar{\mathrm{BC}} \times \bar{\mathrm{CD}} \times \bar{\mathrm{BD}} = 4 \times \frac{4 \sqrt{5}}{5} \times \frac{\sqrt{15}}{2} = 8 \sqrt{3}이다. 따라서 △BCD\displaystyle \triangle B C D의 세 변의 길이의 곱은 83\displaystyle 8 \sqrt{3}이다.

채점 기준 충족 정도에 따라 부분점수가 부여될 수 있음

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