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한양대 서울캠퍼스 2019학년도 수시 자연계열 (오전) 1번 · mathesis.kr/archive/hanyang_seoul/2019su/jayeon_am_1
[문제 1]1. 제시문 <가>의 곡선은x(t)=2sint, y(t)=3cos(2t)=3(1−2sin2t)=3{1−2x(t)2}이다. 즉, y=3(1−2x2)(−2≤x≤2)이다.이 곡선이 점 (±2,0)에서 x축과 만나므로, F(2,0), F′(−2,0)으로 놓을 수 있다. 그리고 P(0,3), Q(0,−3)이다. 그러므로 두 초점이 F, F′이고 선분 PQ가 단축인 타원의 장축의 길이는 232+2=211이다. 이로부터 구하는 타원의 방정식은11x2+9y2=1
2. A=1, B=3, 34π<θ<π일 때, 제시문 <가>의 곡선이 x축과 만나는 점 R의 좌표를 계산하자.y(t)=3cos(2t+θ)=0그런데 34π<2t+θ<74π이므로 2t+θ=32π, 즉, t=34π−2θ가 되고 이로부터 x(t)=sin(34π−2θ)를 얻는다. 따라서 R의 좌표는 (sin(34π−2θ),0)이다.제시문 <가>의 곡선이 y축과 만나는 점 S의 좌표를 계산하자.x(t)=sint=0그런데 0≤t≤38π이므로 t=0이고 y(0)=3cosθ이다. 따라서 S의 좌표는 (0,3cosθ)이다.이제 y좌표가 최소가 되는 점 T를 찾자. cos(2t+θ)=−1일 때 y좌표가 최소가 되므로, 2t+θ=π, 즉 t=2π−2θ를 얻는다. 따라서 T의 좌표는 (sin(2π−2θ),−3)=(cos2θ,−3)이다. 점 U는 점 T를 y축에 대하여 대칭 이동하여 얻어지므로 U의 좌표는 (−cos2θ,−3)이다.그러므로f(θ)=RU∙ST=(−cos2θ−sin(34π−2θ),−3)∙(cos2θ,−3−3cosθ)=cos2θ(−cos2θ−sin(34π−2θ))+9+9cosθ삼각함수의 덧셈정리에 의하면f′(θ)=cos2θsin2θ+21(sin2θsin(34π−2θ)+cos2θcos(34π−2θ))−9sinθ=21sinθ+21cos(34π−θ)−9sinθ=−217sinθ+21cos(34π−θ)θ에 56π를 넣으면 f′(56π)=−217sin56π+21cos12π그런데 sin56π=21이고 cos12π=cos(3π−4π)=cos3πcos4π+sin3πsin4π=46+2이므로f′(56π)=−417+86+2
3. x(t)2+2y(t)2=sin2t+cos2t=1이므로 제시문 <나>의 곡선은 타원 x2+2y2=1이다.기울기가 m인 접선의 방정식을 y=mx+n라 하면, 교점의 x좌표는 x2+2(mx+n)2=1을 만족한다. 중근을 가져야 하므로,D/4=(2mn)2−(1+2m2)(2n2−1)=0⇒ 2n2=2m2+1 ⇒ n=±m2+21따라서 기울기가 m인 접선의 방정식은 y=mx±m2+21이다.기울기가 m인 접선이 점 P(a,b)를 지날 때(a=±1)b=ma±m2+21 ⇒ (b−ma)2=m2+21⇒ (a2−1)m2−2abm+b2−21=0⋯⋯①식 ①의 두 근을 m1, m2라 하면, 두 직선이 서로 수직으로 만날 조건에 의해 m1m2=a2−1b2−21=−1이다. 따라서 a2+b2=23을 만족한다. 한편, a=±1일 때 즉, 점 P(a,b)의 좌표가 (1,22), (1,−22), (−1,22), (−1,−22)일 때도 모두 타원에 그은 접선은 수직이고, a2+b2=23을 만족하므로 점 P의 자취는 중심이 원점 (0,0)이고 반지름이 23인 원이다.