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숭실대 2023학년도 모의논술 자연계열 3번 · mathesis.kr/archive/ssu/2023mo/jayeon_3
+12점 · 두 직선이 이루는 예각의 크기 성질을 이용하여 주어진 조건으로부터 곡선에 접하는 두 직선의 교점을 구할 수 있다.
(1) 점 P(a,b)를 지나고, 함수 y=x2의 그래프에 접하는 직선이 그래프와 접하는 점을 Q(x,x2)이라고 하자. 이때, 직선의 기울기는 두 가지 방법으로 구할 수 있다.i) P,Q를 지나는 직선의 기울기 =x−ax2−bii) 점 Q에서의 접선의 기울기 =2x위의 두 값은 같아야 하므로 다음 등식이 성립한다.x−ax2−b=2x⇒x2−2ax+b=0위의 이차방정식의 두 해를 α,β라고 하면, 두 접선의 기울기는 2α,2β이다. 두 접선과 x축의 양의 방향이 이루는 각을 θ1,θ2라고 하면, ∣θ1−θ2∣=3π이다. 이를 삼각함수로 나타내면 다음과 같다.3=tan3π=tan∣θ1−θ2∣=1+tanθ1tanθ2tanθ1−tanθ2=1+4αβ2α−2β이다. 양변을 제곱하여 이차방정식의 근과 계수의 관계를 적용하면4((α+β)2−4αβ)=3(1+4αβ)2,4(4a2−4b)=3(1+4b)2이고, a와 b의 관계는 다음 식으로 정리된다.16a2−48b2−40b−3=0
+18점 · 주어진 조건으로부터 두 직선과 곡선으로 둘러싸인 도형의 넓이를 구할 수 있다.
Correction. 문제 3의 배점은 20점이나 채점기준에는 소문항별 배점이 12점과 18점으로 제시되어 합계가 30점이다. 시험지의 네 문항은 합계 100점으로 구성되어 있어 문제 3의 채점기준 배점에 오기가 있는 것으로 보인다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.
(2) 점 P(a,b)를 지나고, 함수 y=x2의 그래프에 접하는 직선이 그래프와 접하는 점을 구하는 이차방정식 x2−2ax+b=0의 두 근을 α,β(α<β)라고 하면 두 접선의 방정식은 다음과 같다.y=2α(x−a)+b,y=2β(x−a)+b따라서 두 접선과 곡선 y=x2으로 둘러싸인 도형의 넓이 S는S=∫αax2−2αx+2aα−bdx+∫aβx2−2βx+2aβ−bdx=[31x3−αx2+(2aα−b)x]αa+[31x3−βx2+(2aβ−b)x]aβ=31(β3−α3)+(α3−β3)+2a(β2−α2)+b(α−β)−a2(α−β)+2a2(α−β)=32(α3−β3)−2a(α2−β2)+(a2+b)(α−β)이고α+β=2a,αβ=b로부터α−βα2−β2α3−β3=−(α+β)2−4αβ=−2a2−b,=(α+β)(α−β)=−4aa2−b,=(α−β)(α2+αβ+β2)=−2a2−b(4a2−b)이므로S=a2−b{34(b−4a2)+8a2−2(a2+b)}=32(a2−b)23이다.문항 (1)에서 구한 a와 b의 관계 16a2−48b2−40b−3=0로부터a2=1648b2+40b+3을 이용하면S=32(1648b2+40b+3−16b)23=−323(4b+1)3이다.