수리논술, 이게 다다.

자연계열 B 1번

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문제

다음 제시문은 직선 y=x\displaystyle y=x에 대한 대칭이동을 설명한 것이다. (20점)

좌표평면 위의 점 P(x,y)\displaystyle P (x, y)를 직선 y=x\displaystyle y=x에 대하여 대칭이동한 점 Q(x′,y′)\displaystyle Q (x^{\prime}, y^{\prime})의 좌표를 구하여 보자.

직선 y=x에 대칭인 점 P, Q와 선분 PQ의 중점 M

선분 PQ\displaystyle PQ는 직선 y=x\displaystyle y=x와 수직이므로y′−yx′−x×1=−1\displaystyle \frac{y^{\prime}-y}{x^{\prime}-x} \times 1 = -1이것을 정리하면x′+y′=x+y\displaystyle x^{\prime}+y^{\prime}=x+y --- ①또한 선분 PQ\displaystyle PQ의 중점 M\displaystyle M은M(x+x′2,y+y′2)\displaystyle M \left( \frac{x+x^{\prime}}{2} , \frac{y+y^{\prime}}{2} \right)이고, 이 점은 직선 y=x\displaystyle y=x 위의 점이므로y+y′2=x+x′2\displaystyle \frac{y+y^{\prime}}{2} = \frac{x+x^{\prime}}{2}이것을 정리하면x′−y′=−x+y\displaystyle x^{\prime}-y^{\prime} = -x+y --- ②식 ①, ②를 연립하여 풀면x′=y\displaystyle x^{\prime}=y, y′=x\displaystyle y^{\prime}=x따라서 점 P(x,y)\displaystyle P (x, y)를 직선 y=x\displaystyle y=x에 대하여 대칭이동한 점 Q\displaystyle Q는Q(y,x)\displaystyle Q (y, x)이다.

곡선에 접하는 접선의 방정식에 대하여 대칭이동한 점의 좌표를 구하려고 한다. 다음 물음에 답하시오.

(1) 곡선 y=(x−1)(x−2)\displaystyle y=(x-1)(x-2) 위의 점 (3,2)\displaystyle (3, 2)에서의 접선의 방정식을 구하시오. (5점)

(2) 점 R(4,−5)\displaystyle R (4, -5)를 문제 (1)에서 구한 접선에 대하여 대칭이동한 점의 좌표를 구하시오. (15점)

해설강의 준비중
+5점 · 접선의 방정식 y=3x−7\displaystyle y = 3x-7을 구할 수 있다.

(1) f(x)=x2−3x+2\displaystyle f(x)=x^2 - 3x+2라 하면 f′(x)=2x−3\displaystyle f '(x)=2x-3이고 x=3\displaystyle x=3에서 접선의 기울기는 f′(3)=3\displaystyle f '(3) = 3이다. 또한 접점의 좌표는 (3,2)\displaystyle (3, 2)이므로 구하려는 접선의 방정식은y−2=3(x−3)\displaystyle y-2 = 3(x-3) ⇔ y=3x−7\displaystyle y = 3x-7이다.

+5점 · 선분 RS\displaystyle RS와 접선 y=3x−7\displaystyle y=3x-7이 수직이라는 성질로부터 방정식 a+3b=−11\displaystyle a+3b= -11을 이끌어낼 수 있다.

(2) 점 R(4,−5)\displaystyle R (4, -5)를 접선에 대하여 대칭이동한 점의 좌표를 S(a,b)\displaystyle S (a, b)라 하자. 선분 RS\displaystyle RS는 접선 y=3x−7\displaystyle y=3x-7과 수직이므로b+5a−4×3=−1\displaystyle \frac{b+5}{a-4} \times 3 = -1 ⇔ a+3b=−11\displaystyle a+3b= -11이다.

+5점 · 선분 RS\displaystyle RS의 중점 (a+42,b−52)\displaystyle \left( \frac{a+4}{2} , \frac{b-5}{2} \right)이 직선 y=3x−7\displaystyle y=3x-7 위에 있다는 성질로부터 방정식 3a−b=−3\displaystyle 3a-b= -3을 이끌어낼 수 있다.

또한 선분 RS\displaystyle RS의 중점 (a+42,b−52)\displaystyle \left( \frac{a+4}{2} , \frac{b-5}{2} \right)은 직선 y=3x−7\displaystyle y=3x-7 위의 점이므로b−52=3(a+42)−7\displaystyle \frac{b-5}{2} = 3 \left( \frac{a+4}{2} \right) -7 ⇔ 3a−b=−3\displaystyle 3a-b= -3이다.

+5점 · 방정식 a+3b=−11\displaystyle a+3b= -11와 3a−b=−3\displaystyle 3a-b= -3을 연립하여 대칭이동한 점 S(−2,−3)\displaystyle S \left( -2, -3 \right)을 구할 수 있다.

방정식 a+3b=−11\displaystyle a+3b= -11와 3a−b=−3\displaystyle 3a-b= -3을 연립하여 풀면a=−2\displaystyle a= -2, b=−3\displaystyle b= -3이다. 따라서 구하려는 대칭이동한 점 S\displaystyle S의 좌표는(−2,−3)\displaystyle \left( -2, -3 \right)이다.

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