서강대 2018학년도 모의 2차 자연계열 1번 · mathesis.kr/archive/sogang/2018mo_2/jayeon_1
문제
제시문들을 참고하여 다음 문제들의 답을 구하여라.
문제 1. 중심의 좌표가 이고 반지름의 길이가 인 원이 (단, ) 포물선 과 두 점에서만 만난다고 가정하자. 가능한 실수 의 범위를 구하고, 를 로 나타내어라.
문제 2. 위 문제 1의 가정을 만족하는 원들 을 다음과 같이 고려할 때, 영역 에 포함될 수 있는 원들의 최대수를 구하여라.
한 원을 이라 하고, 과 한 점에서만 만나는 원을 , 이를 계속하여 자연수 에 대해 과 한 점에서만 만나는 원을 이라 한다. 단, 의 중심의 좌표를 라 하면 이 성립한다.
문제 3. 위 문제 1의 가정을 만족하는 원이 점 에서 포물선 과 만날 때, 그 원의 반지름을 라 하자. 부등식 가 성립함을 보여라.
문제 4. 포물선 의 서로 다른 두 접선의 교점이 이루는 점들의 집합은 임을 보여라.
[가] 두 실수 에 대하여 부등식 가 성립한다. 여기서 등호는 일 때만 성립한다.
[나] 집합 의 모든 원소가 집합 에 속한다면 로 나타낸다. 만일 이고 또한 이면 집합 와 집합 는 서로 같다고 하고, 이것을 기호 로 나타낸다.
[다] 미분가능한 두 함수의 합성함수는 미분가능하다. 미분가능한 함수는 연속이다.
[라] 일반적으로 함수 가 닫힌 구간 에서 연속일 때, 극한값 이 반드시 존재하며 이 극한값을 의 에서 까지의 정적분이라 하고 로 나타낸다. 이 정의로부터, 함수 가 구간 에서 연속이고 이면, 가 성립함을 알 수 있다.
[마] 평면에서 원과 포물선 이 만난다면, 최대 4개의 교점을 가질 수 있다. 어떤 위치관계에서는 단 두 점에서 만나는 경우도 있다.
논술 이차곡선과 원의 위치 관계
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문제 1. 원은 이므로 원과 포물선의 교점의 좌표는 을 만족한다.이 식은 에 대한 이차방정식으로 볼 수 있다. 이 이차 방정식 즉, 의 근은 . 방정식의 판별식이 음이면 아무 실수 해가 없다. 즉, 교점이 없다.이므로 , 따라서 판별식이 양이고 이면 는 두 개의 양의 실근을 가지고 는 4개의 실수 값을 가지며, 교점은 4개가 된다. 판별식이 양이고 이면 는 음의 실근만을 가지고 교점은 없다. 판별식이 일 때, . 이면 교점은 두 개가 될 수 없다. 판별식이 일 때 이면 가 한 개의 양수이며 교점은 두 개다. 즉, 두 점에서만 만나는 경우는 판별식이 이고 일 때이다. . 이로부터 . 이므로 의 범위는 이다.
문제 2. 의 반지름을 이라 하고, 원점에서 의 중심까지의 거리를 이라 하면, .과 이 내접하는 관계를 보면, . 따라서 , 즉 .Correction. 두 원의 관계를 나타낸 “내접”은 “외접”의 오기이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.를 얻는다. 따라서, 이고.되어야 하므로, .은 로 가까이 갈 수 있으므로 . 따라서 . 최대수는 9개이다.
문제 3. 점 에서 곡선에 대한 접선의 기울기는 이므로, 점 를 지나고 접선에 수직인 직선의 식은 . 이 직선이 축과 만나는 점은 이다. 이 점과 사이의 거리는 이다. 제시문 [가]로부터 일때가 성립한다. 또한 이므로,.
문제 4. 에서의 접선은 . 에서의 접선 과의 교점은 , 이므로 제시문 [가]로부터 를 만족한다. 이므로 를 얻는다.역으로, 를 만족하는 임의의 에 대해, 2차 방정식 은 (조건으로부터) 두 실수해 를 가짐을 알 수 있다. 즉, , 를 만족하는 가 존재한다. 따라서 를 만족하는 임의의 는 이렇게 얻은 에서의 접선과 에서의 접선의 교점이다.따라서, 서로 다른 두 접선의 교점이 이루는 점들의 집합은 과 같다.
첨삭 사례
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