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건국대 2022학년도 모의 자연계열 1번 · mathesis.kr/archive/konkuk/2022mo/jayeon_1
[문제 1-1] 답: 65+122
점 P가 원 위에 있으므로 P(cosθ,sinθ)로 나타낼 수 있다. (0≤θ≤2π)PA2=(cosθ−(−2))2+(sinθ−(−1))2=6+4cosθ+2sinθ이고,PB2=cos2θ+(sinθ−(−1))2=2+2sinθ이다.따라서 f(θ)=PA2+PB2=8+4(cosθ+sinθ)이다.f(θ)가 최솟값을 가질 때 f′(θ)=0이거나 θ=0 또는 2π이다.f′(θ)=4(−sinθ+cosθ)=0을 풀면, tanθ=cosθsinθ=1이다. 이 때 θ=4π,45π이다.θ의 닫힌구간 [0,2π]에서 f′(θ)=4(−sinθ+cosθ)의 부호를 조사하여 θ=45π일 때 f(θ)가 극솟값을 갖는 것을 알 수 있다.f(45π)=8−42,f(0)=f(2π)=12이므로 f(θ)는 θ=45π일 때 최솟값을 갖는다.θ=45π일 때 PA2=6+4cosθ+2sinθ=6−32이다.PAcosα=cosθ−(−2)=2−22이므로 PA2cos2α=29−22이다.따라서 cos2α=(29−22)⋅6−321=29−42⋅62+2=65+122이다.
[문제 1-2] 답: 415
점 O에서 직선 l에 내린 수선의 발을 D, 수선의 길이를 a라 하자. 직각삼각형 ADO를 이용하여 a=3sinθ를 얻는다.원의 반지름이 2이므로 S=∫a224−x2dx=−∫2a24−x2dx이다.합성함수의 미분법으로부터 dθdS=dadS⋅dθda를 얻는다.S=−∫2a24−x2dx이므로 미적분의 기본정리로부터 dadS=−24−a2을 얻는다.a=3sinθ으로부터 dθda=3cosθ를 얻는다.따라서 dθdS=−24−a2⋅3cosθ=−24−9sin2θ⋅3cosθ이다.sin2θ+cos2θ=1이므로 dθdS=−69cos2θ−5⋅cosθ이다.dθdS=−53이므로 −69cos2θ−5⋅cosθ=−53이다.따라서 12(9cos2θ−5)⋅cos2θ=25이다.t=cos2θ라 하면 12(9t−5)t=25이다.정리하여 t에 대한 이차방정식 108t2−60t−25=0을 얻는다.t>0이므로, 이차방정식을 풀면 t=65이다.θ가 예각이므로 cosθ>0이고, 따라서 cosθ=t=65이다.이 때 sinθ=1−65=61이고 a=3sinθ=26이다.직각삼각형 BDO를 이용하여 cos2α=2a=46을 얻는다. 이 때 sin2α=410이다.삼각함수의 덧셈정리로부터sinα=sin(2α+2α)=sin2αcos2α+cos2αsin2α=2sin2αcos2α이다.따라서 sinα=2⋅410⋅46=415이다.
문항
채점 기준
배점
[문제 1-1]
F: 답안이 공란이거나 문제와 관련 없는 내용을 적음
E: 점 P의 좌표를 P(cosθ,sinθ)로 나타냄
D: f(θ)=PA2+PB2=8+4(cosθ+sinθ)로 나타냄
C: D와 더불어 f′(θ)=0을 풀어 θ=4π,45π를 구함
B: C와 더불어 θ=45π일 때 최솟값을 가짐을 구함
B+: B와 더불어 PA2=6−32임을 구함
A: B+와 더불어 PAcosα=2−22를 구함
A+: A와 더불어 cos2α=65+62
10
Correction. 두 번째 항 2/6은 2/12의 오기이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.
[문제 1-2]
F: 답안이 공란이거나 문제와 관련 없는 내용을 적음
E: S=∫a224−x2dx을 적음
D: E와 더불어 dadS=−24−a2를 구함
C: D와 더불어 dθdS=−69cos2θ−5⋅cosθ를 구함
B: C와 더불어 cosθ=65를 구함
B+: B와 더불어 a=26을 구함
A: B+와 더불어 sin2α=410를 구함
A+: A와 더불어 sinα=415를 구함
15
※ 하위 문항에 따라 칸을 나누어 채점 기준과 배점을 작성하고 필요한 경우 채점 시 유의사항을 추가함