경희대 2019학년도 온라인 모의 의학계 1-(1)~(2)번 · mathesis.kr/archive/khu/2019mo_online/uihak_1_1_2
문제
[가] 구간 에서 이차함수 의 최댓값과 최솟값은 의 위치에 따라 다음과 같이 구할 수 있다.(i) 인 경우, 와 에서의 함숫값 와 중 큰 값이 최댓값이고, 에서 최솟값 를 가진다.(ii) 또는 인 경우, 와 에서의 함숫값 와 중 큰 값이 최댓값이고, 작은 값이 최솟값이다.
[나] 원과 직선의 위치 관계는 서로 다른 두 점에서 만나거나, 접하거나, 만나지 않는 세 가지 경우가 있다. 이때 원의 중심에서 직선까지의 거리와 반지름의 길이를 비교하여 위치 관계를 판단할 수 있다.
[다] 미분가능한 함수 에서 이고, 의 좌우에서 의 부호가 양에서 음으로 바뀌면 는 에서 극대이고, 극댓값 를 가진다. 의 부호가 음에서 양으로 바뀌면 는 에서 극소이고, 극솟값 를 가진다.
[라] 함수 가 열린 구간 에서 미분가능하고 이 구간에 속하는 임의의 에 대하여(1) 이면 는 그 구간에서 증가한다.(2) 이면 는 그 구간에서 감소한다.
[마] 좌표평면 위에서 축의 양의 부분을 시초선으로하고, 일반각의 크기 가 나타내는 동경과 원점 를 중심으로 하고 반지름이 인 원이 만나는 점 의 좌표를 라고 하면 , , 의 값은 반지름의 길이 에 관계없이 에 따라 각각 하나씩 결정된다. 즉,, , 의 대응 관계는 각각 에 대한 함수이다. 이 함수를 각각 에 대한 사인함수, 코사인함수, 탄젠트함수라고 하며, 다음과 같이 나타낸다., , 한편 , , 의 역수로 정의한 함수를 차례로 코시컨트함수, 시컨트함수, 코탄젠트함수라고 하며, 다음과 같이 나타낸다., ,

[논제 Ⅰ] 제시문 [가], [나], [다], [라], [마]를 읽고 다음 질문에 답하시오.
[논제 Ⅰ-1] 원점 를 무게중심으로 하는 두 개의 정삼각형 와 정삼각형 가 [그림 1]에서 처럼 변 와 변 가 평행하면서 꼭짓점 와 꼭짓점 가 원점 를 중심으로 반대방향에 놓여있다. 정삼각형 의 한 변의 길이는 이고 정삼각형 의 한 변의 길이는 이다. 한 정삼각형이 다른 정삼각형에 완전히 포함되지 않도록 하는 의 범위를 구하고, 그 근거를 논술하시오. (10점)
[논제 Ⅰ-2] 원점 를 무게중심으로 하는 두 개의 정삼각형 와 정삼각형 가 [그림 1]에서처럼 변 와 변 가 평행하면서 꼭짓점 와 꼭짓점 가 원점 를 중심으로 반대방향에 놓여있다. 정삼각형 의 한 변의 길이는 이고 정삼각형 의 한 변의 길이는 이다. 인 모든 에 대하여 두 정삼각형의 내부 중에서 하나에만 포함되는 영역(색칠된 영역)의 넓이를 라 할 때, 를 에 관한 함수로 표현하고 의 최솟값을 찾으시오. 그리고 그 근거를 논술하시오. (20점)
경희대 2019학년도 온라인 모의 의학계 1-(1)~(2)번 · mathesis.kr/archive/khu/2019mo_online/uihak_1_1_2
[논제 Ⅰ-1]

색칠된 영역은 6개의 정삼각형으로 이루어져 있는데, 대칭성에 의해서 삼각형 ABC의 내부에 있는 3개의 삼각형이 합동을 이루고, 삼각형 DEF의 내부에 있는 3개의 삼각형이 합동을 이룬다. 이때 삼각형 DEF의 내부에 있는 색칠된 정삼각형의 한 변의 길이를 라 하면, 오른쪽 그림에서처럼 삼각형 ABC의 내부에 있는 색칠된 삼각형의 한 변의 길이는 가 된다.
선분 OA와 선분 EF의 교점을 H라 하면, 선분 OA의 길이에서 을 알 수 있다. 따라서 임을 알 수 있다.
한 정삼각형이 다른 정삼각형에 포함되지 않기 위해서는 이어야 하므로, 는 두 부등식 을 만족하여야 한다.
따라서 임을 알 수 있다.
[논제 Ⅰ-2]일 때는 삼각형 DEF가 삼각형 ABC에 포함되므로, 이 된다.
일 때는, 한 정삼각형이 다른 정삼각형에 완전히 포함이 되지 않아서, 위의 그림처럼 색칠된 영역의 넓이를 찾으면 된다. 따라서 이 경우에는 이다.
또한 인 경우는 삼각형 DEF가 삼각형 ABC를 포함하므로 이 된다.
따라서 구하고자 하는 함수 는임을 알 수 있다. 구간 에서는 이어서 는 감소함수이므로 에서 최솟값 를 갖고, 구간 에서는 포물선의 꼭지점의 좌표인 에서 최솟값 을 갖고, 구간 에서는 이어서 가 증가함수이므로 에서 최솟값 를 갖는다. 따라서 인 모든 에 대해서 함수 의 최솟값은 이 된다.
| ※ 별해 (총 10점 = 4점 + 4점 + 2점) | 배점 |
|---|---|
| 삼각형 DEF가 삼각형 ABC에 내접하는 경우 임을 보인다. | 4점 |
| 삼각형 DEF가 삼각형 ABC에 외접하는 경우 임을 보인다. | 4점 |
| 의 범위 를 찾는다. | 2점 |
첨삭 사례
아직 등록된 첨삭 사례가 없습니다.
Comment. 이 공개 자료에는 별해의 채점기준만 있고 별해 예시답안은 실려 있지 않다. 해당 별해는 Mathesis 예시답안에서 다룬다.