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해설강의 준비중
이화여대 2026학년도 모의 자연계열 I 3번 · mathesis.kr/archive/ewha/2026mo/jayeon1_3
(1) 임의의 실수 −2π<t<2π에 대해 좌표평면의 점 P(2cost,sint)를 모두 지나고 두 점 F(−3,0), F′(3,0)에서 점 P까지 거리의 합이 일정한 이차곡선의 방정식을 구하시오.풀이: 두 점에서 거리의 합이 일정한 이차곡선은 타원이며, 중심이 원점이고 두 초점이 x축 위에 있는 타원의 방정식은 다음과 같다.a2x2+b2y2=1 (단, b2=a2−c2)c2=3이고 점 P가 이 곡선 위에 있으므로, 다음의 식을 얻을 수 있다.a24cos2t+a2−3sin2t=1위 식은 t=0일 때에도 성립하므로 a2=4이다. 따라서 타원의 방정식은 다음과 같다.4x2+y2=1
(2) 임의의 실수 −2π<t<2π에 대해 좌표평면의 점 Q(3sect,2tant)를 모두 지나고 두 점 F(−13,0), F′(13,0)에서 점 Q까지 거리의 차가 일정한 이차곡선의 방정식을 구하시오.풀이: 두 점에서 거리의 차가 일정한 이차곡선은 쌍곡선이며, 중심이 원점이고 두 초점이 x축 위에 있는 쌍곡선의 방정식은 다음과 같다.a2x2−b2y2=1 (단, b2=c2−a2)c2=13이고 점 Q가 이 곡선 위에 있으므로, 다음의 식을 얻을 수 있다.a29sec2t−13−a24tan2t=1위 식은 t=0일 때에도 성립하므로 a2=9이다. 따라서 쌍곡선의 방정식은 다음과 같다.9x2−4y2=1
(3) 2보다 큰 자연수 n에 대하여 좌표평면 위의 세 점 A(−23,0), Pn(2cos(2nπ),sin(2nπ)), Qn(3sec(2nπ),2tan(2nπ))을 꼭짓점으로 하는 삼각형의 넓이를 45Bn이라 할 때, Bn을 구하시오.풀이: 2보다 큰 자연수 n에 대해 각 θn=2nπ이라 하자. 선분 APn의 길이는APn=(2cosθn+23)2+(sinθn)2이다. 점 A와 Pn을 지나는 직선 ℓ의 방정식은sinθnx−(2cosθn+23)y+23sinθn=0이다. 점 Qn=(3sec(2nπ),2tan(2nπ))에서 직선 ℓ까지의 거리는h=sin2θn+(2cosθn+23)2sinθn(3secθn)−(2cosθn+23)(2tanθn)+23sinθn=2APn5∣sinθn∣이고, 따라서 삼각형 APnQn의 넓이는 21×APn×h=45∣sinθn∣이다. 0<θn=2nπ<2π이므로, Bn=sin(2nπ)이다.
(4) 닫힌구간 [0,2π]에서 정의된 함수 f(x)=sinx의 역함수를 g(x)라 하자. 2보다 큰 자연수 n에 대하여Cn=∫01cos(g(Bnx))Bndx로 정의할 때, 급수 n=2∑∞Cn의 수렴, 발산을 조사하고, 수렴하면 그 합을 구하시오.풀이: 치환적분을 이용하면 Cn=∫0Bncos(g(x))1dx이다. f′(x)=cosx이므로 역함수의 미분법에 의해g′(x)=(f−1)′(x)=f′(f−1(x))1=cos(g(x))1임을 알 수 있고, 따라서 g(x)는 cos(g(x))1의 한 부정적분이 된다. 정적분의 정의에 의해 Cn=∫0Bng′(x)dx=g(Bn)−g(0)이고, n≥2인 모든 자연수 n에 대하여 0<2nπ<2π이므로 g(Bn)=g(f(2nπ))=2nπ이다. g(0)=0이므로 Cn=2nπ임을 알 수 있고, 급수 n=2∑∞Cn은 첫째항이 4π이고 공비가 21인 등비급수가 되므로 수렴하며, 그 합은 1−214π=2π이다.