숭실대 2021학년도 수시 자연계열 I 4번 · mathesis.kr/archive/ssu/2021su/jayeon1_4
문제
다음 제시문을 읽고 아래 논제에 답하시오. (20점)
(가) 반지름의 길이가 , 중심각의 크기가 (라디안)인 부채꼴의 넓이를 라고 하면[출처 : 수학I 「삼각함수」](나) (단, 의 단위는 라디안)[출처 : 미적분 「여러 가지 함수의 미분」]
좌표평면에 원 과 원 ()이 있다. <그림 1>과 같이 두 원의 교점을 와 , 원 의 중심을 라고 할 때, 부채꼴 의 넓이를 라고 하자. 부채꼴 의 넓이의 변화율의 극한값 를 구하시오.

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의 크기를 라고 하자. 삼각형 는 피타고라스의 정리에 의해 인 직각삼각형이므로, 삼각형의 변의 길이와 삼각비의 정의에 의해 다음 관계가 성립한다. ………………………①부채꼴 의 넓이 는이므로 넓이의 에 대한 변화율은 다음과 같다. ………………………②또한 부등식 ()와 ①로부터이고 이므로 함수의 극한의 성질에 의해 이면 이다.먼저 ②의 우변 첫째 항의 극한값은 ①에 의해 다음과 같이 계산된다. ……………③를 구하기 위해 ①의 첫 번째 식의 양변을 미분하고 두 번째 식을 대입하면 다음과 같다.이로부터을 얻는다. 따라서 ②의 우변 둘째 항의 극한값을 다음과 같이 계산할 수 있다. …………④위에서 계산한 ③과 ④로부터 넓이 의 변화율의 극한값은 다음과 같다.
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