수리논술, 이게 다다.

자연계열 (오전) 1번

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문제

【(1)~(4)】 축산업을 하고 있는 K\displaystyle K씨는 밑변이 100\displaystyle 100(m)이고 높이가 80\displaystyle 80(m)인 삼각형 모양의 풀밭 내부에 아래 그림과 같이 직사각형 모양의 울타리를 쳐서 가축을 키울 계획을 갖고 있다. 많은 수의 가축을 키우기 위해 울타리 내부의 넓이를 최대로 만들려고 할 때, 다음 물음에 답하시오. (단, 그림에서 삼각형 ABC\displaystyle ABC는 풀밭 영역을 나타낸 것이고, 직사각형 PQRS\displaystyle PQRS는 울타리 영역을 나타낸 것이다. 울타리의 두께는 무시한다.) (20점)

삼각형 ABC 안의 직사각형 울타리 PQRS

(1) 선분 QR‾\displaystyle \overline{QR}의 길이를 x\displaystyle x, 선분 PQ‾\displaystyle \overline{PQ}의 길이를 y\displaystyle y라고 할 때, x\displaystyle x와 y\displaystyle y의 관계를 y=f(x)\displaystyle y=f(x)의 형태로 나타내시오. (7점)

(2) 직사각형 PQRS\displaystyle PQRS의 넓이를 x\displaystyle x에 대한 함수로 나타내시오. (3점)

(3) 문제 (2)에서 구한 함수의 최댓값을 구하시오. (5점)

(4) 울타리 내부의 넓이가 최대가 되는 가로의 길이 x\displaystyle x와 세로의 길이 y\displaystyle y를 구하시오. (5점)

해설강의 준비중
+7점 · y\displaystyle y를 x\displaystyle x에 대한 함수로 표현할 수 있다. 즉, y=80−45x\displaystyle y=80-\frac45x를 구할 수 있다.

(1) 그림에서 삼각형 APS\displaystyle APS의 밑변의 길이는 x\displaystyle x이고 높이의 길이는 80−y\displaystyle 80-y이다. 삼각형 ABC\displaystyle ABC와 삼각형 APS\displaystyle APS 사이의 닮음비를 이용하면x100=80−y80\displaystyle \frac{x}{100}=\frac{80-y}{80}정리하면 다음과 같이 y\displaystyle y를 x\displaystyle x에 대한 함수로 나타낼 수 있다.80100x=80−y⇔y=80−45x\displaystyle \frac{80}{100}x=80-y\quad\Leftrightarrow\quad y=80-\frac45x

+3점 · 넓이 함수 G(x)=x(80−45x)\displaystyle G(x)=x\left(80-\frac45x\right)를 구할 수 있다.

(2) 직사각형 PQRS\displaystyle PQRS의 넓이는 xy\displaystyle xy이므로, 구하려는 넓이 함수 G(x)\displaystyle G(x)는G(x)=x(80−45x),0≤x≤100\displaystyle G(x)=x\left(80-\frac45x\right),\quad0\le x\le100이다.

+5점 · 이차함수 G(x)\displaystyle G(x)의 최댓값 2000\displaystyle 2000을 구할 수 있다.

(3) 문제 (2) 풀이에서 구한 함수를 변형하면G(x)=−45(x2−100x)=−45(x−50)2+2000\displaystyle G(x)=-\frac45(x^2-100x)=-\frac45(x-50)^2+2000이다. 따라서 구간 0≤x≤100\displaystyle 0\le x\le100에서의 이차함수 G(x)\displaystyle G(x)의 최댓값은 x=50\displaystyle x=50일 때 2000\displaystyle 2000이다.

+5점 · 최대가 되는 경우의 선분 QR‾\displaystyle \overline{QR}의 길이 x=50\displaystyle x=50와 선분 PQ‾\displaystyle \overline{PQ}의 길이 y=40\displaystyle y=40을 구할 수 있다. 또는 울타리의 가로의 길이 50\displaystyle 50(m), 세로의 길이 40\displaystyle 40(m)를 구할 수 있다.

(4) 문제 (3) 풀이에 의하여 직사각형 PQRS\displaystyle PQRS의 넓이가 최대가 되는 경우에 해당하는 선분 QR‾\displaystyle \overline{QR}의 길이 x\displaystyle x와 선분 PQ‾\displaystyle \overline{PQ}의 길이 y\displaystyle y를 구하면x=50,y=80−80100x=40\displaystyle x=50,\quad y=80-\frac{80}{100}x=40이다. 따라서 울타리의 가로의 길이는 50\displaystyle 50(m), 세로의 길이는 40\displaystyle 40(m)이다.

※ 유의사항 : 함수 G(x)\displaystyle G(x)의 표현은 다양할 수 있으므로 다른 문자를 이용하여 표현하는 것 상관없다. (즉, S(x)=x(80−45x)\displaystyle S(x)=x\left(80-\frac45x\right)와 같이 답안을 작성해도 정답으로 인정한다.)

공통: 기술된 내용이 없거나 명확하게 기술된 내용이 없음 (0점)

※ 유의사항 : 상위 소문항의 답안이 틀린 경우 하위 소문항의 정답이 맞았을지라도 점수를 부여하지 않는다.

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