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서강대 2023학년도 수시 자연계열 (2차) 1번 · mathesis.kr/archive/sogang/2023su/jayeon2_1
· 【1-1】 두 점 O, B를 지나는 직선과 x축의 양의 방향과 이루는 각의 크기를 구할 수 있다.
서로 수직인 직선의 기울기를 구할 수 있다.
【1-1】 아래 그림에서와 같이 두 점 O, A를 지나는 직선이 두 점 A, B를 지나는 직선과 이루는 각 중 예각의 크기는 β−α이므로 이등변삼각형 OAB의 두 밑각의 크기는 2β−α=12π이다. 따라서 두 점 O, B를 지나는 직선과 x축의 양의 방향과 이루는 각의 크기는 α+2β−α=12π+12π=6π이고, 이 직선에 수직인 직선의 기울기는 tan(2π+6π)=−cot6π이므로 직선의 기울기는 −3이다.
· 【1-2】 점 C와 (1,0)을 지나는 직선의 기울기와 방정식을 구할 수 있다.
제시문 [가]의 점과 직선 사이의 거리를 이용하여 원의 반지름을 구할 수 있다.
【1-2】 직선 s위에 있고 점 (1,0)으로부터의 거리가 1인 1사분면 위의 점을 B라 하자. 그러면 두 점 C, (1,0)을 지나는 직선과 두 점 O, B를 지나는 직선은 항상 수직임을 알 수 있다. 따라서 원들의 중심을 모두 지나는 직선의 기울기는 문항 【1-1】 풀이에서 α=0, β=3π인 경우이므로 −cot6π=−3이다. 그리고 이 직선이 점 (1,0)을 지나기 때문에 직선의 방정식은 y=−3(x−1)이다. 원의 중심의 y좌표를 b라고 하면원의 중심의 좌표는 (1−3b,b)이고, 이 원의 중심과 직선 5x−12y=0의 거리는 제시문 [가]에 의해 1315(1−3b)−12b이다. 이 거리와 원의 반지름의 길이가 같을 때 직선이 원에 접하므로, 13b=5(1−3b)−12b이다. 5(1−3b)−12b<0이면 b=22253+15이고 이때 원의 중심의 x좌표가 a=1−3b=1−223253+15<0이므로 x축, 직선 s, y=125x로 이루어진 삼각형에 내접원이 될 수 없다. 5(1−3b)−12b>0이면 b=7415−3이고 반지름의 길이는 r=7415−3이다. 따라서 x축, 직선 s, y=125x로 이루어진 삼각형에 내접하는 원의 반지름의 길이는 r=7415−3이다.
· 【1-3】 제시문 [나]를 이용하여 부채꼴의 호의 길이를 접점의 위치 함수로 구할 수 있다.
수열 ln의 합을 구할 수 있다.
【1-3】 점 (1,0)을 A라 하면 두 삼각형 CPA와 CQA는 합동인 직각삼각형이다. 따라서 원의 반지름의 길이를 r라 하면, rtan2β=rtan6π=1−100n이므로 r=3(1−100n)이다. 따라서 호 PQ의 길이는 ln=rθ=33π(1−100n)이고n=1∑99ln=n=1∑9933π(1−100n)=33π(99−n=1∑99100n)=2333π
· 【1-4】 부채꼴의 중심각과 반지름을 이용하여 부채꼴 넓이를 구할 수 있다.
삼각함수의 극한을 잘 활용하여 주어진 식의 극한값을 구할 수 있다.
【1-4】 문항 【1-3】의 풀이에서 원과 x축과의 접점이 (1−d,0)일 때, 원의 반지름의 길이 r=tan2βd이므로 부채꼴 CPQ의 넓이는 S(β)=21r2β=2tan22βd2β이다. 따라서, 제시문 [다]에 의해β→0+limS(β)tanβ=β→0+lim2tan22βd2βtanβ=β→0+lim2tan22ββ4d2(2β)2tanβ=β→0+lim2sin22β4d2(2β)2cos22ββcosβsinβ=2d2d=43이므로 β→0+limS(β)tanβ=89이다.
고등학교 교육과정에서 필수적으로 다루어지는 원과 직선의 성질을 잘 이해하고 미적분의 기본적인 내용과 삼각함수를 기하적인 상황에 잘 활용할 수 있는지 평가한다. 구체적인 채점기준은 다음과 같다.