짧은 시간에 너무 많은 문제를 여셔서 열람을 잠시 제한했습니다. 잠시 후 다시 시도하시거나 로그인해 주세요.
해설강의 준비중
경희대 2018학년도 오프라인 모의 의학계 1번 · mathesis.kr/archive/khu/2018mo_offline/uihak_1
I-1. 원의 중심 O를 좌표평면의 원점으로 하고 아래 그림에서처럼 물의 수면이 y축과 평행하다고 하자.
도형 S는 반지름의 길이가 r인 원과 두 직선 x=−r, x=h로 둘러싸인 도형 S′에서 반지름의 길이가 h인 원을 제외하여 얻어진다. <제시문 [바]>를 활용하면 반지름의 길이가 r인 원의 위 곡선과 아래 곡선의 식은 각각 y=r2−x2과 y=−r2−x2이므로, <제시문 [가]>를 활용하면 도형 S′의 넓이는 ∫−rh2r2−x2dx가 된다. 도형 S의 넓이 A는 S′의 넓이에서 반지름의 길이가 h인 원의 넓이 πh2을 뺀 것이므로,A=∫−rh2r2−x2dx−πh2=−πh2+2∫−rhr2−x2dx.
Ⅰ-2. 도형 S의 넓이 A를 h에 대하여 미분하면dhdA=dhd(−πh2+2∫−rhr2−x2dx)=−2πh+2dhd∫−rhr2−x2dx이고, <제시문 [다]>를 활용하면dhdA=−2πh+2r2−h2이다.극값을 구하기 위한 식 dhdA=0의 해는 h=±1+π2r이고, h≥0이므로 h=1+π2r이다. 만약 0≤h<1+π2r이면 dhdA=−2πh+2r2−h2>0이고, 1+π2r<h≤r이면 dhdA<0이 되므로, <제시문 [라]>를 활용하면 A는 h=1+π2r에서 극댓값을 가진다.h에 대한 A는 닫힌 구간 [0,r]에서 극값을 유일하게 극댓값 하나만 가지므로 <제시문 [마]>를 활용하면 A의 그래프는 아래 그림과 같고 A는 h=1+π2r에서 최댓값을 가진다.
Ⅰ-3. 입체도형 P는 원점을 중심으로 하고 반지름의 길이가 r인 구가 평면 x=h에 의하여 잘려진 두 부분 중 큰 부분인 입체도형 P′에서 반지름의 길이가 h인 구를 제외하여 얻어진다.
위 그림에서처럼 입체도형 P′가 평면 x=t에 의하여 잘려진 단면 S(t)는 반지름의 길이가 r2−t2인 원이므로, 그 넓이는 π(r2−t2)이다. <제시문 [가]>를 활용하면 P′의 부피는Correction. 부피를 구하는 데 사용한 공식은 제시문 [가]가 아니라 [나]에 있다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.
∫−rhπ(r2−t2)dt=[π(r2t−t3/3)]t=−rt=h=π(−3h3+r2h+32r3)이다. P의 부피는 P′의 부피에서 반지름의 길이가 h인 구의 부피를 뺀 것이므로 V=π(−53h3+r2h+23r3)이다.
Ⅰ-4. V를 h에 대하여 미분하면 dhdV=π(−5h2+r2)이고, 식 dhdV=0의 해는 h=±5r이다. h≥0이므로 h=5r이 해가 된다. 만약 0≤h<5r이면 dhdV>0이고, 5r<h≤r이면 dhdV<0이므로 <제시문[라]>를 활용하면 V는 h=5r에서 극댓값을 가진다. 논제 Ⅰ-2의 답안에서처럼 닫힌 구간 [0,r]에서 V가 극댓값만 유일하게 가지므로, <제시문 [마]>를 활용하여 아래와 같이 그래프를 살펴보면 V가 h=5r에서 최댓값 V=1510+25πr3를 가진다.