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부산대 2016학년도 모의 1차 자연계열 3번 · mathesis.kr/archive/pusan/2016mo_1/jayeon_3
+5점 · 삼각형의 넓이
3-1. (10점) 고정된 시간 t에 대하여 A=Pt−Ot,B=Qt−Ot,a=∥A∥,b=∥B∥라 하자.벡터 A,B의 사이각을 θ라 하고 △OtPtQt의 넓이를 St라 하면St=△OtPtQt의넓이=21absinθ=21ab1−cos2θ=21a2b2−(A∙B)2=21(4+1+4t2)(1+4+9t2)−(4+6t2)2=219+17t2이다.
+5점 · t=17351
△OPQ의 넓이는 23이므로 △OtPtQt의 넓이가 △OPQ의 넓이의 2배가 될 때2=S0St=39+17t2 가 성립한다. 따라서 t=17351이다.
+3점 · 평면의 방정식
3-2. (10점) 세 점 Ot,Pt,Qt을 지나는 평면 πt의 방정식은 πt:ax+by+cz+d=0 에 좌표를 대입하여 풀면 πt:tx+4ty−3z+3t=0 이다.
+1점 · 법선벡터
평면 πt의 법선벡터는 u=(t,4t,−3)이고 xy 평면의 법선벡터는 v=(0,0,1)이다.
+3점 · 두 평면의 이면각
두 평면의 이면각을 λ(t)라 하면cosλ(t)=uvu⋅v=t2+(4t)2+(−3)202+02+12∣t×0+4t×0+(−3)×1∣=17t2+93 이다.
+2점 · 중간값의 정리
cosλ(t)=17t2+93에서 t가 무한히 커지면 17t2+93의 값은 0으로 수렴하므로중간값의 정리에 의하여 cosλ(t)는 (0,λ(0)]=(0,1]의 값을 모두 갖는다.Correction. 여기서 구하는 것은 cosλ(t)의 범위이므로 오른쪽 끝값은 λ(0)이 아니라 cosλ(0)=1이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.
+1점 · 가질 수 있는 값의 범위
그러므로 λ(t)가 가질 수 있는 값의 범위는 [0,∞)이다.Correction.cosλ(t)∈(0,1]이므로 두 평면의 사이각의 범위는 0≤λ(t)<2π이다. 원문의 [0,∞)는 시간 t의 범위이며 각 λ(t)의 범위가 아니다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.
+4점 · cosθ(t)
3-3. (10점) ∠Pt′Ot′Qt′ 의 크기 θ(t)에 대하여cosθ(t)=Ot′Pt′Ot′Qt′Ot′Pt′⋅Ot′Qt′=∥(0,1,2t)∥∥(0,2,3t)∥(0,1,2t)⋅(0,2,3t)=1+4t24+9t22+6t2이다.
+1점 · f(t)가 최소일 때 θ(t)가 최대
f(t)=cosθ(t)=1+4t24+9t22+6t2라 두면, f(t)가 최소일 때 θ(t)가 최대이다.
+2점 · 극소값
f′(t)=(1+4t2)23(4+9t2)232t3t2−1 = 0 이면 t=33 이고, 따라서 f(t)는 t=33에서 극소값을 가진다.Correction. 도함수의 분자는 2t3t2−1이 아니라 2t(3t2−1)이다. 이를 이용하면 t=33을 경계로 도함수의 부호가 음에서 양으로 바뀐다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.
+3점 · 최소값
한편 f(0)=1이고, t가 한없이 커지면 f(t)는 1에 수렴하므로, f(t)는 t=33에서 최소값을 가진다. 그러므로 t=33일 때, θ(t)의 값이 최대이다.