수리논술, 이게 다다.

자연계 1교시 수학1

오류 제보

문제

[ 수학 1 ]다음 <제시문1> ~ <제시문4>를 읽고 [수학1 - ⅰ] ~ [수학1 - ⅲ]를 문항별로 풀이와 함께 답하시오.

<제시문1>점 (x1,y1,z1)\displaystyle (x_1,y_1,z_1)과 평면 ax+by+cz+d=0\displaystyle ax+by+cz+d=0 사이의 거리는 ∣ax1+by1+cz1+d∣a2+b2+c2\displaystyle \frac{|ax_1+by_1+cz_1+d|}{\sqrt{a^2+b^2+c^2}}이다.

<제시문2>밑면의 반지름이 r\displaystyle r이고 높이가 h\displaystyle h인 원뿔의 부피는 V=πr2h3\displaystyle V=\frac{\pi r^2h}3이다.

<제시문3>실수 0<t<3\displaystyle 0<t<3에 대하여, 좌표공간의 세 점 P1(t,0,0)\displaystyle P_1(t,0,0), P2(0,t,0)\displaystyle P_2(0,t,0), P3(0,0,t)\displaystyle P_3(0,0,t)를 꼭지점으로 가지는 삼각형의 내접원을 Ct\displaystyle C_t라고 한다.

<제시문4>밑면이 내접원 Ct\displaystyle C_t이고 꼭지점의 좌표가 Q(1,1,1)\displaystyle Q(1,1,1)인 원뿔을 Vt\displaystyle V_t라고 한다.

[수학1 - ⅰ] 점 Q(1,1,1)\displaystyle Q(1,1,1)에서 <제시문3>의 세 점 P1\displaystyle P_1, P2\displaystyle P_2, P3\displaystyle P_3을 지나는 평면까지의 거리를 t\displaystyle t에 관한 식으로 나타내고 그 이유를 논하시오.

[수학1 - ⅱ] <제시문3>의 내접원 Ct\displaystyle C_t의 반지름을 구하고 그 이유를 논하시오.

[수학1 - ⅲ] 원뿔 Vt\displaystyle V_t의 부피의 최댓값을 구하고 그 이유를 논하시오.

해설강의 준비중
ⅰ · 평면에 있는 세 점의 좌표로부터 평면의 방정식을 도출할 수 있다.

[수학1 - ⅰ]<제시문3>에 의해 세 점 P1,P2,P3\displaystyle P_1,P_2,P_3을 지나는 평면의 방정식은 x+y+z=t\displaystyle x+y+z=t이다.

ⅰ · 한 점의 좌표와 평면의 방정식이 주어졌을 때, 점과 평면 사이의 거리를 도출할 수 있다.

<제시문1>의 점과 평면 사이의 거리 공식에 점 Q(1,1,1)\displaystyle Q(1,1,1)와 평면x+y+z=t\displaystyle x+y+z=t를 적용하면, 구하고자 하는 거리는 ∣3−t∣3=3−t3\displaystyle \frac{|3-t|}{\sqrt3}=\sqrt3-\frac t{\sqrt3}이다.

ⅱ · 좌표공간에서 정의된 이차곡선에 대한 기하적인 양을 매개변수에 대한 함수로 표현할 수 있다.

[수학1 - ⅱ]한 변의 길이가 양의 실수 a\displaystyle a인 정삼각형의 내접원의 반지름은 a23\displaystyle \frac a{2\sqrt3}이다.<제시문3>에 의해 삼각형 P1P2P3\displaystyle P_1P_2P_3은 한 변의 길이가 a=2t\displaystyle a=\sqrt2t인 정삼각형이므로, 내접원의 반지름은 2t23\displaystyle \frac{\sqrt2t}{2\sqrt3}이고 이를 간단히 표현하면 t6=6t6\displaystyle \frac t{\sqrt6}=\frac{\sqrt6t}6이다.

ⅲ · 원뿔의 부피를 매개변수에 대한 함수로 나타낼 수 있다.

[수학1 - ⅲ]원뿔 Vt\displaystyle V_t의 밑면의 반지름은 t6\displaystyle \frac t{\sqrt6}이고 높이는 3−t3\displaystyle \sqrt3-\frac t{\sqrt3}이므로,<제시문2>에 의해 원뿔 Vt\displaystyle V_t의 부피는 π3(t6)2(3−t3)=π183t2(3−t)\displaystyle \frac\pi3\left(\frac t{\sqrt6}\right)^2\left(\sqrt3-\frac t{\sqrt3}\right)=\frac\pi{18\sqrt3}t^2(3-t)이다.이 식을 함수 f(t)\displaystyle f(t)라고 정의하자.

ⅲ · 함수의 극값을 미분을 통하여 찾을 수 있다.

이 식을 t\displaystyle t에 대해 미분하면 f′(t)=π183(6t−3t2)=π1833t(2−t)\displaystyle f^{\prime}(t)=\frac\pi{18\sqrt3}(6t-3t^2)=\frac\pi{18\sqrt3}3t(2-t)이다.f′(t)=0\displaystyle f^{\prime}(t)=0의 해는 열린 구간 (0,3)\displaystyle (0,3)에서 유일한 해 t=2\displaystyle t=2를 가진다.

ⅲ · 이계도함수를 이용하여 함수의 극댓값을 찾을 수 있다.

f′′(2)<0\displaystyle f^{\prime\prime}(2)<0이므로, f(t)\displaystyle f(t)는 t=2\displaystyle t=2에서 최댓값을 가진다.t=2\displaystyle t=2를 Vt\displaystyle V_t에 대입하면, V2\displaystyle V_2의 값은 π18322(3−2)=2π93\displaystyle \frac\pi{18\sqrt3}2^2(3-2)=\frac{2\pi}{9\sqrt3}이다.

첨삭 사례

아직 등록된 첨삭 사례가 없습니다.

질문과 답변 · 0개질문과 답변 · 고정 0개

아직 등록된 질문이 없습니다. 질문 작성은 멤버십 회원만 가능합니다.