이차방정식 ax2+bx+c=0의 두 근을 α, β라고 하면α+β=−ab, αβ=ac[출처 : 수학 「이차방정식의 근과 계수의 관계」]
직선 ℓ:y=mx+m (0<m<1)과 원 C:x2+y2=1의 교점 중 x좌표가 더 큰 점을 P, 직선 ℓ과 y축의 교점을 Q, 좌표가 (0,1)인 점을 R라고 하자. 점 P와 직선 y=1 사이의 거리를 f(m), 삼각형 PQR의 넓이를 g(m)이라고 할 때, m→1−limg(m)f(m)의 값을 구하시오.
해설강의 준비중
숭실대 2026학년도 수시 자연계열 1번 · mathesis.kr/archive/ssu/2026su/jayeon_1
+15점 · 원과 직선 ℓ의 식을 이용하여 두 교점을 올바르게 계산하고, 추가 조건을 이해하여 P, Q의 좌표를 계산할 수 있다.
원 C와 직선 ℓ의 교점은 연립방정식{x2+y2=1y=mx+m의 해이다. 따라서 점 P의 x좌표는 다음 이차방정식x2+(mx+m)2=1⇒(m2+1)x2+2m2x+m2−1=0의 두 근 중에서 더 큰 값이다. 이때 원 C와 직선 ℓ의 한 교점이 (−1,0)이므로, 방정식의 한 근은 α=−1이고 근과 계수의 관계에 의해 다른 근 β는 αβ=m2+1m2−1을 만족시킨다. 따라서 β=1+m21−m2이고 α=−1<β이므로 점 P의 x좌표는 1+m21−m2이다. 또한 점 P는 직선 ℓ 위의 점이므로 P의 y좌표는 1+m22m이고, 점 P와 직선 y=1 사이의 거리 f(m)은 f(m)=1−1+m22m=1+m2(1−m)2이다.
+10점 · P, Q, R의 좌표를 이용하여 함수 f(m),g(m)의 식을 정확하게 묘사하고, 이로부터 좌극한의 값을 계산할 수 있다.
한편 점 Q의 좌표는 (0,m)이므로, 삼각형 PQR의 밑변을 QR로 두면, 삼각형 PQR의 넓이 g(m)은 아래와 같다.g(m)=21×(1−m)×(1+m21−m2)=2(1+m2)(1−m)2(1+m)그러므로 m→1−limg(m)f(m)=m→1−lim1+m2=1이다.