수리논술, 이게 다다.

자연계열 2번

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문제

제시문 2

(가) 삼각형 ABC의 외접원의 반지름의 길이를 R\displaystyle R이라 하면asin⁡A=bsin⁡B=csin⁡C=2R\displaystyle \frac a{\sin A}=\frac b{\sin B}=\frac c{\sin C}=2R

(나) 그림에서 점 O, A, B의 좌표는 각각 (0,0),(3,0),(0,4)\displaystyle (0,0),(3,0),(0,4)이다. 점 P는 제1사분면의 점이고 삼각형 OAB의 외접원 위에 있다.

삼각형 OAB의 외접원 위의 점 P

[문제 2] (23점)(나) 에서 ∠AOP=θ\displaystyle \angle\mathrm{AOP}=\theta일 때, 세 선분 OP, AP, BP의 길이의 합을 f(θ)\displaystyle f(\theta)라 하자. f(θ)\displaystyle f(\theta)를 구하시오. 또 f(θ)\displaystyle f(\theta)가 최대가 될 때의 직선 OP의 방정식과 f(θ)\displaystyle f(\theta)의 값을 구하시오.

해설강의 준비중

[문제 2] 정답: f(θ)=9sin⁡θ+8cos⁡θ\displaystyle f(\theta)=9\sin\theta+8\cos\theta, 직선 y=98x\displaystyle y=\frac98x, 145\displaystyle \sqrt{145}

[풀이] ∠OAB=α\displaystyle \angle\mathrm{OAB}=\alpha라 하면 sin⁡α=45, cos⁡α=35\displaystyle \sin\alpha=\frac45,\ \cos\alpha=\frac35이다. 점 O, A, P, B가 한 원 위에 있으므로∠BOP=∠BOA−∠AOP=π2−θ,\displaystyle \angle\mathrm{BOP}=\angle\mathrm{BOA}-\angle\mathrm{AOP}=\frac\pi2-\theta,∠OBA=π2−α,\displaystyle \angle\mathrm{OBA}=\frac\pi2-\alpha,∠OAP=∠BAP+∠OAB=∠BOP+∠OAB=π2−θ+α.\displaystyle \angle\mathrm{OAP}=\angle\mathrm{BAP}+\angle\mathrm{OAB}=\angle\mathrm{BOP}+\angle\mathrm{OAB}=\frac\pi2-\theta+\alpha.삼각형 OAB의 외접원의 지름이 5이므로 사인정리를 적용하면AP‾=5sin⁡θ,\displaystyle \overline{\mathrm{AP}}=5\sin\theta,BP‾=5sin⁡(π2−θ)=5cos⁡θ,\displaystyle \overline{\mathrm{BP}}=5\sin\left(\frac\pi2-\theta\right)=5\cos\theta,OP‾=5sin⁡(π2−θ+α)=5cos⁡(θ−α)\displaystyle \overline{\mathrm{OP}}=5\sin\left(\frac\pi2-\theta+\alpha\right)=5\cos(\theta-\alpha)=5cos⁡θcos⁡α+5sin⁡θsin⁡α=3cos⁡θ+4sin⁡θ\displaystyle =5\cos\theta\cos\alpha+5\sin\theta\sin\alpha=3\cos\theta+4\sin\theta세 선분 OP, AP, BP의 길이의 합이 f(θ)\displaystyle f(\theta)이므로f(θ)=5sin⁡θ+5cos⁡θ+3cos⁡θ+4sin⁡θ=9sin⁡θ+8cos⁡θ,\displaystyle f(\theta)=5\sin\theta+5\cos\theta+3\cos\theta+4\sin\theta=9\sin\theta+8\cos\theta,f′(θ)=9cos⁡θ−8sin⁡θ.\displaystyle f^{\prime}(\theta)=9\cos\theta-8\sin\theta.따라서 tan⁡θ0=98\displaystyle \tan\theta_0=\frac98인 θ0\displaystyle \theta_0에서 f(θ)\displaystyle f(\theta)가 최댓값 92+82=145\displaystyle \sqrt{9^2+8^2}=\sqrt{145}를 가진다.한편, tan⁡θ0=98\displaystyle \tan\theta_0=\frac98일 때, 직선 OP의 방정식은 y=98x\displaystyle y=\frac98x이다.

하위 문항채점 기준배점
문제 2번A+: 답과 풀이가 모두 맞음 A: f′(θ)=0\displaystyle f^{\prime}(\theta)=0을 만족하는 θ\displaystyle \theta를 이용하여 f(θ)\displaystyle f(\theta)의 최댓값을 구했으나 직선 OP의 방정식과 f(θ)\displaystyle f(\theta)의 최댓값 중 하나를 잘못 구함 B+: f(θ)\displaystyle f(\theta)와 f′(θ)\displaystyle f^{\prime}(\theta)를 바르게 구함 B: AP‾,BP‾,OP‾\displaystyle \overline{\mathrm{AP}},\overline{\mathrm{BP}},\overline{\mathrm{OP}}를 모두 바르게 구함 C: ∠BOP,∠OBA\displaystyle \angle\mathrm{BOP},\angle\mathrm{OBA}와 ∠OAP\displaystyle \angle\mathrm{OAP}(또는 ∠OBP\displaystyle \angle\mathrm{OBP})를 구했으나 일부를 잘 못 구함 D: 풀이와 관계있는 의미있는 시도를 함 F: 답안이 공란이거나 문제와 관련 없는 내용을 적음23점

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