성신여대 2021학년도 수시 자연계열 3번 · mathesis.kr/archive/sungshin/2021su/jayeon_3
문제
아래 그림과 같이 반지름의 길이가 인 원에 내접하는 정삼각형 ABC를 다음 세 조건을 만족하는 반지름의 길이가 인 원의 호로 이루어진 길 위로 굴리려고 한다.
(가) 정수 에 대하여 원 은 축 위에 차례대로 놓인 점 을 중심으로 하고 반지름의 길이가 인 원이고, 선분 의 길이는 의 값과 관계없이 모두 같다.(나) 원 과 원 의 두 교점 중 축 위쪽에서 만나는 점을 이라 할 때, 중심각의 크기가 보다 작은 부채꼴 의 호 의 길이는 정삼각형 ABC의 한 변 AB의 길이와 같다.(다) 정삼각형 ABC의 한 꼭짓점 A가 점 에 있을 때, 직선 AB는 원 에 접하고, 직선 AC는 원 에 접한다.

다음 물음에 답하시오. [총25점]
(1) 선분 AB의 길이와 반지름의 길이 (선분 의 길이)를 구하시오. [12점]
(2) 조건 (가)~(다)를 만족하는 원의 호로 이루어진 길을 따라 정삼각형 ABC가 한 바퀴 굴렀을 때 점 A가 점 A′으로 옮겨졌다. 선분 AA′의 길이를 구하시오. [5점]
(3) 위의 그림과 같이 원 위의 점 R와 원 위의 점 S를 연결한 직선이 두 원 과 에 동시에 접하고, 점 Q는 두 원 과 의 두 교점 중 이 아닌 점이다. 선분 RS, 호 RQ, 호 QS로 둘러싸인 색칠된 도형의 넓이를 구하시오. [8점]
성신여대 2021학년도 수시 자연계열 3번 · mathesis.kr/archive/sungshin/2021su/jayeon_3
(1)반지름의 길이가 인 원에 내접하는 삼각형 ABC의 한 변의 길이는이다.직선 AB가 점 에서 원 에 접하므로 직선 AB와 직선 는 서로 수직이고 직선 BC와 축은 서로 평행하므로 각 의 크기는 이다. 그러므로 각 의 크기는 이고 호 의 길이는 이다. 문제의 조건으로부터 선분 AB의 길이와 호 의 길이가 같으므로이고 이로부터 이다.
(2)선분 의 길이는 반지름의 길이가 인 원의 중심각 에 대응하는 현의 길이이므로이다. 따라서 가 주어진 길을 따라 한 바퀴 돌 때 선분 AA′의 길이는 이다.
(3)구하는 도형의 넓이는 사각형 의 넓이에서 부채꼴 의 넓이와 부채꼴 의 넓이, 그리고 삼각형 의 넓이의 합을 빼면 된다.사각형 의 넓이: 주어진 사각형은 직사각형이고 , 이므로부채꼴 와 부채꼴 의 넓이는 같고 이 부채꼴의 반지름의 길이는 , 중심각은 이므로 각각의 넓이는 의 넓이: Correction. 삼각형 의 넓이 식에 나온 는 밑변 의 오기이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.따라서 구하는 넓이는 이다.
| 소문항 | 등급 | 채점 기준 |
|---|---|---|
| (1) | 1등급 | 전 과정이 모두 맞거나, 일부 생략이 있으나 전체 오류가 없고 답도 맞음 |
| (1) | 2등급 | ④단계까지 서술하였으나 계산 실수가 있는 경우 |
| (1) | 3등급 | ③단계까지 옳게 서술한 경우 |
| (1) | 4등급 | ②단계까지 옳게 서술한 경우 |
| (1) | 5등급 | ①을 옳게 계산한 경우 |
| (1) | 6등급 | 문제를 푸는 과정이 전혀 틀린 경우 |
| (1) | 7등급 | 백지 답안 |
| (2) | 1등급 | 전 과정이 모두 맞거나, 일부 생략이 있으나 전체 오류가 없고 답도 맞음 |
| (2) | 2등급 | ④단계까지 서술했으나 계산 오류가 있는 경우 |
| (2) | 3등급 | ③단계까지의 답을 옳게 서술한 경우 |
| (2) | 4등급 | ①~③단계를 이용해 현의 길이를 구하려고 했으나 답이 틀린 경우 |
| (2) | 5등급 | ① 또는 ②의 내용을 이용해 문제 풀이를 시도한 경우 |
| (2) | 6등급 | 문제를 푸는 과정이 전혀 틀린 경우 |
| (2) | 7등급 | 백지 답안 |
| (3) | 1등급 | 전 과정이 모두 맞거나, 일부 생략이 있으나 전체 오류가 없고 답도 맞음 |
| (3) | 2등급 | ①~④ 과정을 이해하고 있으나 ②~④ 중 계산 실수가 1개인 경우 |
| (3) | 3등급 | ①~④ 과정을 이해하고 있으나 ②~④ 중 계산 실수가 2개인 경우 |
| (3) | 4등급 | ①~④ 과정을 이해하고 있으나 ②~④ 중 계산 실수가 3개인 경우 |
| (3) | 5등급 | ①을 서술하였거나 넓이를 구하는 잘못된 다른 방법을 서술한 경우 |
| (3) | 6등급 | 문제를 푸는 과정이 전혀 틀린 경우 |
| (3) | 7등급 | 백지 답안 |
※ 각 소문항마다 아래에 제시된 단계에 따라 1~6등급으로 채점한다. (단, 백지답안은 7등급)
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