성신여대 2024학년도 수시 자연계열 2번 · mathesis.kr/archive/sungshin/2024su/jayeon_2
문제
다음 물음에 답하시오. [총 25점]
(1) 좌표 평면 위에 한 변의 길이가 인 두 정삼각형 ABC, DEF가 다음 그림과 같이 변 AB와 변 DE는 축에 수직이고, 꼭짓점 C, F는 축 위에 있으며, F의 좌표가 0이 되도록 놓여 있다. 실수 에 대하여 점 C의 좌표를 라 할 때, 두 정삼각형의 내부의 공통부분으로 이루어진 도형의 넓이 를 에 대한 식으로 표현하시오. (단, 이다.) [10점]
(2) 위의 (1)에서 구한 식으로부터 함수 의 최댓값을 구하고, 함수 가 최대일 때 두 정삼각형의 내부의 공통부분으로 이루어진 도형의 둘레의 길이를 구하시오. [7점]
(3) 다음 그림과 같이 한 변의 길이가 1인 정육각형 에 놓인 두 삼각형 과 의 내부로 이루어진 도형에서 이 두 삼각형의 내부의 공통부분인 정육각형 의 내부를 뺀 도형의 넓이를 이라 하고, 정육각형 에 놓인 두 삼각형 와 의 내부로 이루어진 도형에서 이 두 삼각형의 내부의 공통부분인 정육각형 의 내부를 뺀 도형의 넓이를 라 하자. 이와 같은 과정을 계속하여 번째 얻은 도형의 넓이를 이라 할 때, 을 구하시오. [8점]
성신여대 2024학년도 수시 자연계열 2번 · mathesis.kr/archive/sungshin/2024su/jayeon_2
1)인 경우: 두 정삼각형의 내부의 공통부분으로 이루어진 도형은 마름모이고, 이 마름모는 2개의 높이가 인 정삼각형으로 나누어지므로 이의 넓이는 이다.인 경우: 두 사다리꼴 MNOL과 LOPK의 면적의 합을 구하면 된다. , 이고사다리꼴의 높이는 이므로 육각형 KLMNOP의 넓이는 이다.정리하면 인 경우 육각형 KLMNOP의 넓이는이다.그러므로 이다.

2)의그래프는 에서 증가함수이고이다. 일 때이므로 일 때, 극댓값 을 갖는다.따라서 이 함수의 최댓값은 이다.이때 6개의 삼각형 MFN, NBO, ODP, PCK, KEL, LAM은 모두 높이가 인 정삼각형이므로, 함수가 최대가 될 때의 도형은 한 변의 길이가 인 정육각형이다. 따라서 둘레의 길이는 이다.

3)한 변의 길이가 인 정육각형의 넓이는 이고, 이다.은 한 변의 길이가 인 정삼각형 6개의 넓이의 합이므로 이다.는 한 변의 길이가 인 정삼각형 6개의 합이므로 정육각형 의 넓이와 같고따라서 이다. 수열 은 이고 공비가 인 등비수열이므로이다.
| 소문항 | 등급 | 채점 기준 |
|---|---|---|
| (1) | 1등급 | 전 과정이 모두 맞거나, 일부 생략이 있으나 전체 오류가 없고 답도 맞음 |
| (1) | 2등급 | ①~④의 과정을 옳게 계산한 경우 |
| (1) | 3등급 | 변수 t의 범위를 제대로 나누고 ①의 함수를 정확히 구하고 ②~④의 과정을 이해하고 있으나 계산 실수가 있는 경우 |
| (1) | 4등급 | 변수 t의 범위를 제대로 나누고 ①의 함수를 정확하게 구한 경우 |
| (1) | 5등급 | 변수 t의 범위를 제대로 나누었으나 함수는 구하지 못한 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 | ①~④를 옳게 구한 경우 |
| (2) | 3등급 | ①~③과정까지 맞은 경우, 또는 그래프를 통해 해당 함수의 극댓값을 옳게 구한 경우 |
| (2) | 4등급 | ①~②단계까지 옳게 서술한 경우, 또는 의 그래프를 그린 경우 |
| (2) | 5등급 | ①의 함수를 잘 못 구했으나 이를 바탕으로 풀이를 진행한 경우, 또는 ①의 함수만 제대로 적고 그 다음 과정이 틀린 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 | ①~⑤ 과정이 맞고 등비급수의 합을 구하는 시도를 하였으나 등비급수의 유한 합 또는 극한 계산에 실수가 있는 경우 |
| (3) | 3등급 | ①~④의 과정이 맞고 ⑤단계에서 등비수열임을 알고 있으나 초항 또는 공비를 잘못 구한 경우 |
| (3) | 4등급 | , 를 옳게 구한 경우 또는 등비수열임을 알고 공비를 구하려고 시도했으나 틀린 경우 |
| (3) | 5등급 | ①~②에 대해 서술한 경우 또는 을 옳게 구한 경우 |
| (3) | 6등급 | 문제를 푸는 과정이 전혀 틀린 경우 |
| (3) | 7등급 | 백지 답안 |
※ 하위 문항이 있는 경우 칸을 나누어 채점 기준을 작성함.
※ 채점 기준은 문항의 출제의도에 대한 평가를 위한 것이어야 함.
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