서강대 2015학년도 수시 자연계열 1번 · mathesis.kr/archive/sogang/2015su/jayeon_1
문제
<문제 1>
[가] 평면 위에 한 점 F와 그 점을 지나지 않는 한 직선 이 있을 때, 점 F와 직선 로부터의 거리가 각각 서로 같은 점의 집합을 포물선이라고 한다. 이 때 점 F를 포물선의 초점, 직선 을 포물선의 준선이라고 한다.점 (단, )를 초점으로 하고 축에 평행한 직선 를 준선으로 하는 포물선의 방정식은 이다. 임의의 음의 실수 , 임의의 실수 에 대하여 좌표평면 위의 점 를 지나면서 포물선 에 접하는 직선은 항상 두 개 존재한다. 이 두 직선이 포물선과 접하는 점을 각각 , (단, 이고 )라고 하자(【그림 1】 참고).
[나] 제시문 [가]에서 인 실수 에 대하여 선분 AC를 로 내분하는 점을 P, 선분 BC를 로 내분하는 점을 Q, 선분 PQ를 로 내분하는 점을 R이라고 하자(【그림 2】 참고).
【1-1】 제시문 [가]에서 두 접점의 좌표 , 을 에 관한 식으로 나타내시오.
【1-2】 제시문 [가]에서 점 가 준선 위에 있으면 점 와 점 을 지나는 직선은 초점 를 지남을 보이시오.
【1-3】 제시문 [나]에서 점 R의 좌표를 를 이용하여 나타내시오(단, , , ).
【1-4】 제시문 [나]에서 점 R은 포물선 위에 있고, 점 R에서의 접선은 직선 PQ임을 보이시오.
서강대 2015학년도 수시 자연계열 1번 · mathesis.kr/archive/sogang/2015su/jayeon_1
문제 [1-1]은 한 점에서 포물선에 접선을 그을 때 생기는 접점을 구할 수 있는지를 묻는 문제로 포물선 위의 점에서의 접선의 방정식에 대한 이해가 필요하다. 문제 [1-2]는 포물선의 두 접점을 지나는 직선이 언제 초점을 지나게 되는지 그 조건을 구하는 문제로 준선의 방정식이 임을 이용하면 해결할 수 있다. 문제 [1-3]은 선분의 내분점 벡터를 구하여 연립하는 문제이며, 문제 [1-4]는 주어진 점이 포물선 위에 있는지를 보이고, 어떤 직선이 포물선의 접선이 되는지를 묻는 문제이다. 선분의 내분점 벡터를 구하는 방법, 직선의 방향벡터를 구하는 방법, 매개변수로 주어진 곡선의 속도벡터를 구하는 방법 등 단원에 대한 종합적인 이해가 필요하다.
【1-1】 점 에서 포물선 과 접하는 직선의 방정식은 ,즉 이다. 이 직선이 점 를 지나면 이다.이 식을 정리하면 이므로 이다.Correction. 정리한 이차방정식의 상수항 는 의 오기이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.Correction. 근의 공식에서 근호 안의 는 의 오기이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.그러므로 이고 이다.
【1-2】 인 경우 【1-1】의 답안에 의해 이고 이므로이다.이면 이고 이므로 두 점을 지나는 직선은 초점 을 지난다. 이면 이고 점 과 점 를 지나는 이다.그런데 이므로 이 직선의 방정식은 을 얻는다.를 대입하면 우변은 이다.여기에 을 대입하면 이므로 이 직선은 을 지난다.Correction. 마지막 대입식에서 분모의 는 의 오기이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.
【1-3】 내분점 공식에 의해 이다.그런데 이고 이므로로 나타낼 수 있다.
【1-4】 (i) 점 R은 포물선 위에 있다.[1-3]에 의하여 이다.(1)과 같은 방법으로 계산하면 , 이고, 이 값을 위의 식에 대입하면 의 좌표는 이다.그런데 이므로 이 식은 이다.이 값을 라 하자. 같은 방법으로 의 좌표는 임을 보일 수 있다.이 값을 라고 하자. 이제 임을 보이자.Correction. 제곱을 전개한 교차항 는 의 오기이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.이므로 (2)에 의해 이다.Correction. 마지막 항 는 의 오기이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.(ii) 점 R에서의 접선은 직선 PQ이다. 점 R은 선분 PQ의 내분점이므로 직선 PQ 위에 있다. 그러므로 직선 PQ가 접선임을 보이기 위해서는 직선 PQ의 (크기가 1인) 방향벡터와 접선의 (크기가 1인) 방향벡터가 같음을 보이면 된다.이다.가 0과 1 사이를 움직일 때 점 R이 움직이는 자취는 로 매개화된 곡선이다.벡터 을 라고 하면 이므로점 R에서 속도벡터는 이다. 그러므로 두 직선은 점 R을 지나고 같은 방향벡터를 가지므로 서로 일치한다.
첨삭 사례
아직 등록된 첨삭 사례가 없습니다.