서울과학기술대 2023학년도 수시 오후 자연계열 2번 · mathesis.kr/archive/seoultech/2023su_pm/jayeon_2
문제
[문제 2] 다음 제시문을 읽고 물음에 답하시오.
아래 그림은 중심이 점 이고 반지름의 길이가 인 원과 그 위의 점 P를 지나는 직선을 나타낸다.

(가) 점 P는 제1사분면에 있고, 축과 선분 OP가 이루는 예각을 라 하자.
(나) 점 Q는 축 위에 있고, 선분 OQ의 길이는 호 OP의 길이와 같다.
(다) 두 점 P, Q를 지나는 직선이 축과 만나는 점은 R이다.
(라) 호 OP와 선분 OP로 둘러싸인 도형의 넓이를 , 삼각형 ORP의 넓이를 , 라 하자.
[2.1] 의 크기를 에 대한 식으로 나타내시오.
[2.2] 을 에 대한 식으로 나타내시오.
[2.3] 일 때, 두 점 P, Q를 지나는 직선의 기울기를 구하시오.
[2.4] 일 때, 함수 의 최댓값을 구하시오.
서울과학기술대 2023학년도 수시 오후 자연계열 2번 · mathesis.kr/archive/seoultech/2023su_pm/jayeon_2
[2.1] 삼각형 OCP는 이등변삼각형이고 이므로이다.
[2.2] 부채꼴 OCP의 넓이는이고, 삼각형 OCP의 넓이는이므로 이다.
[2.3] 점 P의 좌표를 라 하면이고, 점 Q의 좌표는 이므로 점 P와 점 Q를 지나는 직선의 기울기는이다.
[2.4] 점 P의 좌표를 라 하면이고, 점 Q의 좌표는 이므로 점 P와 점 Q를 지나는 직선의 기울기는이다. 또 점 P와 점 Q를 지나는 직선의 방정식은이므로 점 R의 좌표는 이고,이다.
따라서이다. 를 에 대하여 미분하면인데 에서 이므로 , 즉 일 때 이다. 의 부호를 조사하여 의 증가와 감소를 표로 나타내면 다음과 같다.
| ↗ | 최대 | ↘ |
따라서 함수 는 에서 최댓값을 갖는다.
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