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경희대 2024학년도 모의 자연계열 3번 · mathesis.kr/archive/khu/2024mo/jayeon_3
[논제 Ⅲ](1) 삼각형 PFF′의 외접원의 중심 A는 점 F와 점 F′에서 부터의 거리가 같아야 하므로, 선분 F′F의 수직이등분선, 즉 y축 위에 있어야 한다. 따라서 k=0이고, A(0,l)로 둘 수 있다. 한편, AF=AP이므로,c2+l2=(l−q)2+p2이다. 이를 풀면, l=2qp2+q2−c2=2qb2a2q2+a2+q2−c2=2b2qc2q2−b4가 된다.따라서, q>0이므로, A의 y좌표 l이 양수이기 위한 q의 조건은 q>cb2가 된다.
(2) q가 양의 무한대로 발산하는 극한을 구해야 하므로, 일반성을 잃지 않고, q>cb2인 경우를 생각해도 충분하다.이때, 원점을 O라 하면, 원주각과 중심각의 성질에 의해 ∠FAO=β,∠PAF=2α이므로 ∠PAO=2α+β가 된다. 따라서, 구하고자 하는 극한은y→∞limcos(∠PAO)Correction. 첫 번째 극한의 y는 q의 오기다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.이다. 그런데, 점 P의 y좌표와 점 A의 y좌표의 차이를 계산해보면,q−2b2qc2q2−b4=2b2q(b2−a2)q2+b4이다. 따라서, 주어진 조건대로 a>b>0이면, q>a2−b2b2일 때 A의 y좌표가 P의 y좌표보다 크다. 따라서, 충분히 큰 q에 대해 ∠PAO는 예각이다. 따라서 이 경우에는cos(2α+β)=APA의y좌표−P의y좌표이므로,cos(2α+β)=p2+(2b2q(b2−a2)q2+b4)22b2q(a2−b2)q2−b4=b2a2q2+a2+(2b2q(b2−a2)q2+b4)22b2q(a2−b2)q2−b4이다. 따라서 q→∞limcos(2α+β)=a2+b2a2−b2=b2a2+1b2a2−1이고,f(t)=t2+1t2−1이다. 그러므로, 구하고자 하는 부정적분은∫tf(t)dt=∫tt2+1t2−1dt=∫t(1−t2+12)dt=2t2−log(1+t2)+CComment. 여기서 log는 자연로그 ln을 뜻한다. 상용로그로 읽으면 미분한 결과가 피적분함수와 달라진다.이다.