2-1. [풀이] 원점 O에서 A B ‾ \displaystyle \overline{AB} A B 에 내린 수선의 발을 H \displaystyle H H 라 하자. 그러면 O H ‾ ⊥ A B ‾ \displaystyle \overline{OH}\perp\overline{AB} O H ⊥ A B 이고 C H ‾ ⊥ A B ‾ \displaystyle \overline{CH}\perp\overline{AB} C H ⊥ A B 이다. O H ‾ = l \displaystyle \overline{OH}=l O H = l 라 하면 △ O A B \displaystyle \triangle OAB △ O A B 의 넓이로 부터 1 2 l a 2 + b 2 = 1 2 a b ⇒ l = a b a 2 + b 2 \displaystyle \frac12l\sqrt{a^2+b^2}=\frac12ab\Rightarrow l=\frac{ab}{\sqrt{a^2+b^2}} 2 1 l a 2 + b 2 = 2 1 ab ⇒ l = a 2 + b 2 ab ( a , 0 , 0 ) \displaystyle (a,0,0) ( a , 0 , 0 ) , ( 0 , b , 0 ) \displaystyle (0,b,0) ( 0 , b , 0 ) , ( 0 , 0 , 7 ) \displaystyle (0,0,\sqrt7) ( 0 , 0 , 7 ) 을 지나는 평면 α \displaystyle \alpha α 의 방정식은7 b x + 7 a y + a b z − 7 a b = 0 \displaystyle \sqrt7bx+\sqrt7ay+abz-\sqrt7ab=0 7 b x + 7 a y + ab z − 7 ab = 0 이므로원점으로부터의 거리는 ∣ − 7 a b ∣ 7 b 2 + 7 a 2 + a 2 b 2 = 7 3 ⇒ 3 a b = 7 a 2 + 7 b 2 + a 2 b 2 \displaystyle \frac{|-\sqrt7ab|}{\sqrt{7b^2+7a^2+a^2b^2}}=\frac{\sqrt7}3\Rightarrow3ab=\sqrt{7a^2+7b^2+a^2b^2} 7 b 2 + 7 a 2 + a 2 b 2 ∣ − 7 ab ∣ = 3 7 ⇒ 3 ab = 7 a 2 + 7 b 2 + a 2 b 2 ⇒ 8 a 2 b 2 = 7 ( a 2 + b 2 ) \displaystyle \Rightarrow8a^2b^2=7(a^2+b^2) ⇒ 8 a 2 b 2 = 7 ( a 2 + b 2 ) ⇒ 7 8 = a b a 2 + b 2 \displaystyle \Rightarrow\sqrt{\frac78}=\frac{ab}{\sqrt{a^2+b^2}} ⇒ 8 7 = a 2 + b 2 ab 그러므로 l = 7 8 \displaystyle l=\sqrt{\frac78} l = 8 7
△ A B C \displaystyle \triangle ABC △ A B C 의 넓이는1 2 7 + l 2 a 2 + b 2 = 3 2 7 \displaystyle \frac12\sqrt{7+l^2}\sqrt{a^2+b^2}=\frac32\sqrt7 2 1 7 + l 2 a 2 + b 2 = 2 3 7 7 + l 2 = 63 8 \displaystyle \sqrt{7+l^2}=\sqrt{\frac{63}8} 7 + l 2 = 8 63 a 2 + b 2 = 8 \displaystyle a^2+b^2=8 a 2 + b 2 = 8 이고 a b = 7 \displaystyle ab=\sqrt7 ab = 7 이를 풀면 a = 7 , b = 1 \displaystyle a=\sqrt7,b=1 a = 7 , b = 1 ( a > b ) \displaystyle (a>b) ( a > b ) 평면의 방정식 p x + q y + r z + s = 0 \displaystyle px+qy+rz+s=0 p x + q y + r z + s = 0 에 ( 7 , 0 , 0 ) \displaystyle (\sqrt7,0,0) ( 7 , 0 , 0 ) , ( 0 , 1 , 0 ) \displaystyle (0,1,0) ( 0 , 1 , 0 ) , ( 0 , 0 , 7 ) \displaystyle (0,0,\sqrt7) ( 0 , 0 , 7 ) 을 대입하여 풀면 평면 α \displaystyle \alpha α 의 방정식은 x + 7 y + z − 7 = 0 \displaystyle x+\sqrt7y+z-\sqrt7=0 x + 7 y + z − 7 = 0 이다.
2-2. [풀이] O D ‾ = m \displaystyle \overline{OD}=m O D = m 이라 하자.평면 β \displaystyle \beta β 는 ∠ O H C \displaystyle \angle\mathrm{OHC} ∠ OHC 의 각을 이등분하므로 C H ‾ : O H ‾ = C D ‾ : O D ‾ \displaystyle \overline{CH}:\overline{OH}=\overline{CD}:\overline{OD} C H : O H = C D : O D 에서63 8 : 7 8 = 7 − m : m \displaystyle \sqrt{\frac{63}8}:\sqrt{\frac78}=\sqrt7-m:m 8 63 : 8 7 = 7 − m : m m = 7 4 \displaystyle m=\frac{\sqrt7}4 m = 4 7 을 얻는다.
삼각형 A B C \displaystyle \mathrm{ABC} ABC 의 넓이:삼각형 A B D \displaystyle \mathrm{ABD} ABD 의 넓이=C H ‾ : D H ‾ = 63 8 : 21 16 = 6 : 1 \displaystyle \overline{CH}:\overline{DH}=\sqrt{\frac{63}8}:\sqrt{\frac{21}{16}}=\sqrt6:1 C H : D H = 8 63 : 16 21 = 6 : 1
평면의 방정식 p x + q y + r z + s = 0 \displaystyle px+qy+rz+s=0 p x + q y + r z + s = 0 에 ( 7 , 0 , 0 ) \displaystyle (\sqrt7,0,0) ( 7 , 0 , 0 ) , ( 0 , 1 , 0 ) \displaystyle (0,1,0) ( 0 , 1 , 0 ) , ( 0 , 0 , 7 4 ) \displaystyle \left(0,0,\frac{\sqrt7}4\right) ( 0 , 0 , 4 7 ) 을 대입하여 풀면 그러므로 평면 β \displaystyle \beta β 의 방정식은 x + 7 y + 4 z − 7 = 0 \displaystyle x+\sqrt7y+4z-\sqrt7=0 x + 7 y + 4 z − 7 = 0 이다.