수리논술, 이게 다다.

자연계열 4번

오류 제보

문제

[다] 미분가능한 함수 f(x)\displaystyle f(x)에 대하여 f′(a)=0\displaystyle f^{\prime}(a)=0이고 x=a\displaystyle x=a의 좌우에서① f′(x)\displaystyle f^{\prime}(x)의 부호가 양에서 음으로 바뀌면 f(x)\displaystyle f(x)는 x=a\displaystyle x=a에서 극대이다.② f′(x)\displaystyle f^{\prime}(x)의 부호가 음에서 양으로 바뀌면 f(x)\displaystyle f(x)는 x=a\displaystyle x=a에서 극소이다.[사] 타원 x2a2+y2b2=1\displaystyle \frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1 위의 점 (x1,y1)\displaystyle (x_1,y_1)에서의 접선의 방정식은x1xa2+y1yb2=1\displaystyle \frac{x_1x}{a^2}+\frac{y_1y}{b^2}=1

[논제 Ⅳ]<그림 5>와 같이 타원 x2a2+y2=1\displaystyle \frac{x^2}{a^2}+y^2=1과 제1사분면에서 접하는 직선이 직선 x=a\displaystyle x=a와 점 A에서 만나고, 직선 y=1\displaystyle y=1과 점 B에서 만난다. 점 C는 (a,1)\displaystyle (a,1)이다. (단, a>0\displaystyle a>0)

그림 5: 타원의 접선과 두 직선으로 둘러싸인 삼각형 ABC

(1) 접점의 좌표가 (p,q)\displaystyle (p,q)일 때, 삼각형 ABC의 넓이를 p\displaystyle p와 q\displaystyle q의 식으로 나타내고, 그 근거를 논술하시오. (10점)

(2) 삼각형 ABC의 넓이의 최댓값을 구하고, 그 근거를 논술하시오. (15점)

해설강의 준비중
+7점 · 점 A와 점 B의 좌표를 찾는다.

[논제 Ⅳ](1) 접점이 제1사분면에 있으므로 0<p<a, 0<q<1\displaystyle 0<p<a,\ 0<q<1이다.타원 x2a2+y2=1\displaystyle \frac{x^2}{a^2}+y^2=1 위의 점 (p,q)\displaystyle (p,q)에서 접선의 방정식은 pxa2+qy=1\displaystyle \frac{px}{a^2}+qy=1이다.접선의 기울기는 dqdp=−pa2q\displaystyle \frac{dq}{dp}=-\frac p{a^2q}이다.x=a\displaystyle x=a일 때, pa+qy=1\displaystyle \frac pa+qy=1이므로, A(a,−p+aaq)\displaystyle \mathrm A\left(a,\frac{-p+a}{aq}\right)이고, y=1\displaystyle y=1일 때, pxa2+q=1\displaystyle \frac{px}{a^2}+q=1이므로, B(a2(−q+1)p,1)\displaystyle \mathrm B\left(\frac{a^2(-q+1)}p,1\right)이다.

+3점 · 삼각형 ABC의 넓이를 찾는다.

삼각형 ABC의 넓이는S=12⋅AC‾⋅BC‾=12(1−−p+aaq){a−a2(−q+1)p}=(p+aq−a)22pq\displaystyle S=\frac12\cdot\overline{\mathrm{AC}}\cdot\overline{\mathrm{BC}}=\frac12\left(1-\frac{-p+a}{aq}\right)\left\{a-\frac{a^2(-q+1)}p\right\}=\frac{(p+aq-a)^2}{2pq}이다.

+5점 · 넓이의 도함수를 찾는다.

(2) 삼각형 ABC의 넓이 S\displaystyle S를 p\displaystyle p에 대하여 미분하면 (여기서, p2a2+q2=1\displaystyle \frac{p^2}{a^2}+q^2=1를 이용)dSdp=2(p+aq−a)(1+adqdp)pq−(p+aq−a)2(q+pdqdp)2p2q2\displaystyle \frac{dS}{dp}=\frac{2(p+aq-a)\left(1+a\frac{dq}{dp}\right)pq-(p+aq-a)^2\left(q+p\frac{dq}{dp}\right)}{2p^2q^2}이고,dqdp=−pa2q\displaystyle \frac{dq}{dp}=-\frac p{a^2q}와 x2a2+y2=1\displaystyle \frac{x^2}{a^2}+y^2=1를 이용하여 이를 정리하면dSdp=(p+aq−a)(−2p2+ap−a2q+a2)2ap2q3=(p−a)(q−1)(aq−p)p2q3\displaystyle \frac{dS}{dp}=\frac{(p+aq-a)(-2p^2+ap-a^2q+a^2)}{2ap^2q^3}=\frac{(p-a)(q-1)(aq-p)}{p^2q^3}이다.

+10점 · 도함수를 이용하여 최댓값을 찾는다.

0<p<a\displaystyle 0<p<a이고 0<q<1\displaystyle 0<q<1이므로 p=a2\displaystyle p=\frac a{\sqrt2}에서만 dSdp=0\displaystyle \frac{dS}{dp}=0이고, p=a2\displaystyle p=\frac a{\sqrt2}에서 dSdp\displaystyle \frac{dS}{dp}의 부호가 양에서 음으로 바뀐다. 따라서, 삼각형 ABC의 넓이는 p=a2\displaystyle p=\frac a{\sqrt2}에서 최댓값 S=(3−22)a\displaystyle S=(3-2\sqrt2)a을 가진다.

첨삭 사례

아직 등록된 첨삭 사례가 없습니다.

질문과 답변 · 0개질문과 답변 · 고정 0개

아직 등록된 질문이 없습니다. 질문 작성은 멤버십 회원만 가능합니다.