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동국대 2023학년도 모의 자연계열 1번 · mathesis.kr/archive/dongguk/2023mo/jayeon_1
제1단계 · a=AB,b=AD,c=CB,d=CD 라고 하자.
코사인 법칙을 이용하여 변 사이의 관계를 나타낼 수 있다.
사각형 ABCD가 원에 내접하므로 제시문 [라]에 의해 ∠C=120∘이고, 제시문 [가]의 코사인 법칙에 의해
a2+b2−ab=64,c2+d2+cd=64
이다.
a=AB,b=AD,c=CB,d=CD라고 하자. 사각형 ABCD가 원에 내접하므로 제시문 [라]에 의해, ∠C=120∘이고, 제시문 [가]의 코사인 법칙에 의해a2+b2−ab=64,c2+d2+cd=64이다.
제2단계 · ab,cd를 x=CB+CD의 식으로 나타낼 수 있다.ab,cd를 각각 a+b 와 c+d 에 대한 식으로 변형하면ab=3(a+b)2−64,cd=(c+d)2−64이다. 네 변의 길이의 합이 22 이므로, c+d=x 라고 하면ab=3(22−x)2−64,cd=x2−64로 표현할 수 있다.
ab,cd를 각각 a+b 와 c+d 에 대한 식으로 변형하면ab=3(a+b)2−64,cd=(c+d)2−64이다. 네 변의 길이의 합이 22 이므로, c+d=x 라고 하면ab=3(22−x)2−64,cd=x2−64로 표현할 수 있다.
제3단계 · a,b,c,d가 양수이므로 x=CB+CD의 범위를 구할 수 있다.a,b는 근과 계수와의 관계에 의해 이차 함수 x2−(a+b)x+ab=0의 근이 된다. a,b가 양수이므로a+b=22−x>0,ab=3(22−x)2−64>0,D=(a+b)2−4ab=3−(22−x)2+256≥0이고 x의 범위는 6≤x<14이다.마찬가지로 두 양수 c,d가 존재하기 위한 조건은c+d=x>0,cd=x2−64>0,D=(c+d)2−4cd=−3x2+256≥0이므로 x의 범위는 8<x≤3163이다. 따라서, 위의 두 결과를 종합하면 x의 범위는 8<x≤3163이다.
Correction. 여기서 ‘이차 함수’는 ‘이차방정식’을 가리킨다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.
a,b는 근과 계수와의 관계에 의해 이차 함수 x2−(a+b)x+ab=0의 근이 된다. a,b가 양수이므로Correction. 여기서 ‘이차 함수’는 ‘이차방정식’을 가리킨다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.a+b=22−x>0,ab=3(22−x)2−64>0,(a+b)2−4ab=3−(22−x)2+256≥0이고 x의 범위는 6≤x<14이다.마찬가지로 두 양수 c,d가 존재하기 위한 조건은c+d=x>0,cd=x2−64>0,(c+d)2−4cd=−3x2+256≥0이므로 x의 범위는 8<x≤3163이다. 따라서, 위의 두 결과를 종합하면 x의 범위는 8<x≤3163이다.
제4단계 · 사각형 ABCD의 넓이가 최대일 때, x의 값을 구할 수 있다.사각형 ABCD 의 넓이 S는 삼각형 ABD 와 삼각형 CBD 의 넓이의 합이므로 제시문 [나]에 의해S=21absinA+21cdsinC=43(ab+cd)이다. ab,cd를 x로 표현한 식을 대입해서 정리하면S=43(3(22−x)2−64+x2−64)=33(x2−11x+57)=33(x−211)2+121073이므로 사각형 면적이 최대가 될 때 x=CB+CD의 값은 제시문 [다]에 의해 3163이다.
한편 사각형 ABCD 의 넓이 S는 삼각형 ABD 와 삼각형 CBD 의 넓이의 합이므로 제시문 [나]에 의해S=21absinA+21cdsinC=43(ab+cd)이다. ab,cd를 x로 표현한 식을 대입해서 정리하면S=43(3(22−x)2−64+x2−64)=33(x2−11x+57)=33(x−211)2+121073이다. 따라서 사각형의 면적이 최대가 될 때 x=CB+CD의 값은 제시문 [다]에 의해 3163이다.