이화여대 2024학년도 수시 자연계열 II 3번 · mathesis.kr/archive/ewha/2024su/jayeon2_3
문제
[문항 3] 좌표평면의 원 위의 두 점 에 대하여 다음 물음에 답하시오. [30점]
(1) 두 점 를 지나는 직선의 방정식을 구하시오.
(2) 호 의 길이를 구하시오. (단, 호 는 제1사분면에 있다.)
(3) 좌표평면의 집합 에 속하는 점 에 대하여 문항 (2)의 호 와 두 선분 로 둘러싸인 도형의 넓이를 라 하자. 의 최댓값을 , 최솟값을 이라 할 때 의 값을 구하시오.
이화여대 2024학년도 수시 자연계열 II 3번 · mathesis.kr/archive/ewha/2024su/jayeon2_3
좌표평면의 원 위의 두 점 에 대하여 다음 물음에 답하시오.
Correction. 채점기준의 직선은 으로 써야 한다. 대학 예시답안의 식은 맞다. 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.
3-(1) 두 점 를 지나는 직선의 방정식을 구하시오.[풀이]두 점 를 지나는 직선의 기울기가 이므로 구하는 직선의 방정식은 ,즉 이다.
3-(2) 호 의 길이를 구하시오. (단, 호 는 제1사분면에 있다.)[풀이]두 선분 가 축과 이루는 각을 각각 라고 하면 이고 이다. 탄젠트함수의 덧셈정리에 의해이므로 원점 에 대하여 두 선분 가 이루는 각이 이다. 원의 반지름이 이므로 호 의 길이는 이다.
3-(3) 좌표평면의 집합 에 속하는 점 에 대하여 문항 (2)의 호 와 두 선분 로 둘러싸인 도형의 넓이를 라 하자. 의 최댓값을 , 최솟값을 이라 할 때 의 값을 구하시오.[풀이]호 와 두 선분 로 둘러싸인 도형의 넓이는 모두 호 와 선분 로 둘러싸인 도형의 넓이와 선분 를 밑변으로 하고 집합 의 한 점 를 꼭짓점으로 하는 삼각형의 넓이의 합과 같다. 따라서 이 삼각형의 넓이가 최대일 때 구하는 넓이 가 최대이고 삼각형의 넓이가 최소일 때 구하는 넓이도 최소이다.집합 의 점은 으로 나타나는 원의 점이다. 집합 가 나타내는 원의 한 점과 문항 (1)에서 구한 직선과의 거리가 최대인 일 때 넓이 가 최대가 되고 거리가 최소인 일 때 넓이 가 최소가 된다. 따라서 의 최댓값 과 최솟값 의 차 은 선분 를 공통인 밑변으로 하고 높이가 인 삼각형의 넓이와 높이가 인 삼각형의 넓이의 차이므로이다. 직선 에서 원 와의 거리가 최대 또는 최소가 되는 원 위의 점은 이 원과 기울기가 인 접선이 만나는 두 점이다. 이 두 접선이 직선 에 평행하고 원 의 반지름이 이므로 이다. 따라서 이다. 선분 의 길이의 제곱이이므로 구하는 값은이다.
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