[1-1 풀이]
반지름의 길이가 r, 중심각의 크기가 θ인 부채꼴의 호의 길이를 l, 넓이를 S라고 하면
제시문 <가>에서 호의 길이는 l=rθ, 넓이는 S=21r2θ
S=21r2θ에서 θ=2r2S이므로
둘레의 길이는
2r+l=2r+rθ=2r+2rS≥22r⋅2rS=4S
부채꼴의 둘레의 길이가 최소일 때 즉, 등호가 성립할 때는
2r=2rS ⇒ r2=S
∴ θ=2r2S=2SS=2
[1-2 풀이]
삼각형 ABC에서 A+B+C=π 이므로 A+B=π−C
sin(2A+B−C)=sin(2π−2C)=sin(2π−C)=cosC
이므로 sinA=2sin(2A+B−C)sinB에서
sinA=2cosCsinB ⋯⋯ ㉠
제시문 <나>에서
sinA=2R2=R1, sinB=2R3 ⋯⋯ ㉡
AB=c라 하면, 제시문 <다>에서
cosC=2⋅2⋅34+9−c2=1213−c2 ⋯⋯ ㉢
㉡, ㉢을 ㉠에 대입하면
R1=2⋅1213−c2⋅2R3에서 c2=9이므로
c=3
삼각형 ABC의 넓이에서
21r(2+3+3)=21×3×2×sinB ⇒ r=43sinB
삼각형 ABC는 이등변삼각형이므로 선분 BC의 중점을 M이라 하면 ∠BMA=2π, BM의 길이는 1
따라서 sinB=322이고,
sinB=2R3에서 R=429=892
r=43sinB 에서 r=22이므로
∴ Rr=94
[1-3 풀이]
삼각형 ABC의 각 꼭짓점 A, B, C의 대변의 길이를 각각 a, b, c라고 하자.
제시문 <나> 사인법칙에 의하여
sinA=2Ra, sinB=2Rb, sinC=2Rc
sinB+sinC=(RsinA−21)sinA에서 2Rb+2Rc=(2a−21)2Ra이므로
2(b+c)=a2−a ⋯⋯ ㉠
sinB−sinC=21sinA+4R3에서 2Rb−2Rc=21(2Ra+2R3)이므로
2(b−c)=a+3 ⋯⋯ ㉡
㉠, ㉡에서
b=4a2+3, c=4a2−2a−3
a, b, c는 삼각형의 세 변의 길이이므로 a>0, b>0, c>0이고,
c=4a2−2a−3에서 4c=(a−3)(a+1)>0 이므로 a>3 이다.
b−a=4a2+3−a=4a2−4a+3=4(a−1)(a−3)>0
b−c=4a2+3−4a2−2a−3=42a+6>0
따라서 삼각형 ABC의 변의 길이의 최댓값은 b=CA이므로
삼각형 ABC의 내각 중 최대는 ∠B 이다.
제시문 <다>를 이용하면
cosB=2aca2+c2−b2=2a×4a2−2a−3a2−4(a2−a)(a+3)
=2a(a−3)(a+1)4a2−a3−3a2+a2+3a
=2a(a−3)(a+1)−a3+2a2+3a=−21
∴ B=32π