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부산대 2018학년도 모의 의학계 1번 · mathesis.kr/archive/pusan/2018mo/uihak_1
+5점 · 평면과 구가 점 P(x0,y0,z0)에서 접하는 성질로부터 평면의 수직인 벡터를 구할 수 있다.
[1-1](다)에 의해 길이가 1인 단위벡터 n=(n1,n2,n3)에 수직이고 구 위의 점 P(x0,y0,z0)를 지나는 평면의 방정식은 n1(x−x0)+n2(y−y0)+n3(z−z0)=0이다.평면 위의 점 (x,y,z)의 위치벡터를 X, 점 P(x0,y0,z0)의 위치벡터를 P라 하면 평면의 방정식은 n⋅(X−P)=0로 쓸 수 있다.평면과 구가 점 P(x0,y0,z0)에서 접하므로, 원점 O에서 평면 n⋅(X−P)=0까지 거리는 1임과 ∣n∣=1임을 알고, (라)를 적용하면 ∣n⋅(−P)∣=1이고, (가)에 의해 ∣n∣∣P∣cosθ=±1이고 ∣n∣=1, ∣P∣=1이므로 cosθ=±1를 얻을 수 있다.
+5점 · 점과 평면에 수직인 벡터를 이용하여 평면의 방정식을 구할 수 있다.
그러므로 n=±P이고 구하고자 하는 평면의 방정식은 P⋅(X−P)=0 또는 x0x+y0y+z0z−1=0이다.
+10점 · 문제조건을 통해 평면이 반지름의 길이가 1인 구와 접하는 문제임을 알 수 있다.
[1-2]평행이동에 의해 문제에서 주어진 구와 평면을 반지름이 2이고 중심이 원점인 구 S1와 (0,0,3)을 지나고 S1과의 교선의 길이가 23π인 평면 P1으로 가정할 수 있다.평면 P1은 원점으로부터 거리가 1인 평면이므로 원점이 중심이고 반지름이 1인 구 S2와 접하는 것을 알 수 있다.
+5점 · 이면각의 크기를 통해 조건에 맞는 평면의 수직인 벡터를 구할 수 있다.
구 S2 위의 점 (x,y,z)에서 접평면에 수직인 벡터는 (x,y,z)이므로 다음이 성립한다.{(x,y,z)⋅(x,y,z−3)=0x2+y2+z2=1위의 연립방정식을 풀면 z=31을 얻고 접평면에 수직인 벡터는 매개변수 t를 이용하여(x,y,z)=(322cost,322sint,31)로 쓸 수 있다. 이면각의 크기가 60∘이므로 이면각의 면을 포함하는 두 평면의 수직인 벡터 사이의 각은 60∘와 120∘이므로(x,y,z)⋅(0,1,0)=322sint=±21이고 sint=±423, cost=±4223를 얻을 수 있다.
+5점 · 조건을 통해 평면의 방정식을 구할 수 있다.
그러므로 접평면에 수직인 네 개의 벡터는 (x,y,z)=(±623,±21,31)이고 접평면의 방정식은 ±623x±21y+31(z−3)=0이다. z축으로 3만큼 평행이동하면 ±623x±21y+31z=0(복호동순 아님)이다.