서울과학기술대 2018학년도 수시 오후 자연계열 3번 · mathesis.kr/archive/seoultech/2018su_pm/jayeon_3
문제
[문제 3] 다음 제시문을 읽고 물음에 답하시오.
(가) 작은 배가 강둑에서 출발하여 흐르는 강물에 수직 방향으로 움직인다. 시각 에서 강물에 대한 배의 속도 는 다음과 같다.(단, , .)강물은 배가 움직이는 동안 동쪽으로 시각 에서 의 속도로 흐르고 있어서, 강둑에 서 있는 사람에게는 배가 그림과 같은 궤적을 따라 움직이는 것으로 관찰된다.(단, 배의 크기는 무시하기로 한다.)

(나) 강둑에 대한 강물의 속도를 , 강물에 대한 배의 속도를 , 강둑에 대한 배의 속도를 라 하면, 세 속도 사이에는 다음과 같은 관계가 성립한다.

[3.1] 배가 강둑에서 북쪽으로 가장 멀리 도달할 때까지 걸린 시간을 구하시오.
[3.2] 배가 강둑에서 북쪽으로 가장 멀리 도달할 때 배와 강둑 사이의 거리를 구하시오.
[3.3] 배가 강둑을 출발하여 제시문 (가)의 그림과 같이 다시 강둑에 부딪힐 때까지, 동쪽으로 움직인 총 거리를 구하시오.
[3.4] 배가 출발한 후 6초가 되는 순간 강물에 대한 배의 속도를 로 변경하였더니 강둑에 도달할 때 이 되었다. 이때 상수 를 구하시오.
서울과학기술대 2018학년도 수시 오후 자연계열 3번 · mathesis.kr/archive/seoultech/2018su_pm/jayeon_3
[3.1] 배가 북쪽으로 가장 멀리 도달할 때 는 이어야 한다. 따라서 이 성립해야하며, 이 방정식을 풀면 이다. (답: )
[3.2] 라 하자. 강둑의 수직 방향 위치를 이라고 하면, 배가 북쪽으로 가장 멀리 도달할 때 배의 위치 는 다음과 같이 주어진다.위 식에서 적분을 하면, 이다. (답: )
[3.3] 배가 북쪽으로 가장 멀리 도달한 후 다시 강둑으로 향한다. 일 때 이며, 강둑을 향하여 움직인 후 에서 이 되어야 한다. 부터 까지 이므로,이 된다.위 식으로부터 2차 방정식 을 얻는다. 이 방정식을 풀었을 때, 얻을 수 있는 해 중 적절한 해는 이다.한편, 시간 동안 배는 동쪽 방향으로 의 속력으로 움직인다. 동쪽 방향의 이동거리를 라 하면, 이다. (답: )
[3.4] 출발 후 일 때 배의 북쪽 방향의 위치 는로 주어진다.위 식에서 적분을 하면 가 된다. 따라서 이후에는 남쪽으로 만큼 더 이동한 후 이 되어야 한다.축 방향으로의 위치 변화 는로 주어지며, 적분을 하면 다음과 같다.한편 이어야 하므로,식 (2)를 식 (1)에 대입하면 이차방정식 을 얻는다.위 이차방정식을 풀었을 때 얻을 수 있는 해 중 적절한 해는 이다.을 식 (2)에 대입하면 이다. (답: )
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