s=21(a+b+c)와 △ABC의 내접원의 반지름의 길이 r를 이용하면
△APM의 넓이는
21sinAAPAM=bc△ABC의 넓이APAM=bcsr21cAM=2bsrAM ---①
이고
△APM의 넓이=△APK의 넓이+△AKM의 넓이=21APr+21AMr—②=21⋅21cr+21AMr
이므로 다음 식이 성립한다.
2bsrAM=21⋅21cr+21AMr 이 식을 정리하면,
AM=a−b+cbc ---③ 이다.
△ANQ에 대하여 △APM와 마찬가지로 ①과 ②의 과정을 따르면 다음이 성립한다.
AN=a+b−cbc ---④
조건 (가): (△ANM의 넓이) < (△ABC의 넓이)로부터 ANAM<bc 이고
이 식에 ③과 ④를 대입하여 정리하면 a2>b2+c2−bc 이다.
이 식에 조건 (나) b≤c 를 적용하면 다음이 성립한다.
a>b ---⑤
f(x)=5x4−4bx3+6ax2−cx−a라고 하자.
식 ⑤와 조건 (다)로부터 얻은 부등식 0<b<2R=5를 적용하면
f′′(x)=60x2−24bx+12a=12(5x2−2bx+a),
b2−5a<b(b−5)<0
이므로 모든 실수 x에 대하여 f′′(x)>0 이다.
따라서 3차 함수 f′(x)는 증가함수이고
4차 방정식 5x4−4bx3+6ax2−cx−a=0은 허근을 가진다.
| 문항 | 배점 | 채점기준 |
|---|
| 3-(1) | 30점 | 선분 AM과 AN의 길이를 정확히 계산하고 논리전개과정이 정확한 경우 |
| 3-(1) | 25점 | 논리전개과정은 정확하지만 계산실수에 의해 결론이 틀린 경우 |
| 3-(1) | 20점 | 선분 AM의 길이만 구했거나 선분 AM과 선분 AN의 길이를 모두 구하였지만 선분 AM의 길이가 틀려서 선분 AN의 길이도 틀렸지만 과정이 정확한 경우 |
| 3-(1) | 10점 | 모범답안에서의 ②번식을 유도하고 ①번식의 유도가 틀려서 결론이 틀린 경우 |
| 3-(2) | 10점 | f(x)=0가 네 개의 실근을 가져야하는 필요조건을 구한 경우 |
| 3-(2) | 20점 | 주어진 조건을 이용하여 a>b≥c, b<5를 정확히 유도한 경우 |
Correction. 채점기준의 b≥c는 문제의 조건 b≤c와 반대로 적혀 있다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다. |
| 3-(2) | 40점 | 마지막으로 f′′(x)>0가 모든 x에 대해 성립함을 유도한 조건들을 이용하여 보이고 답을 완성한 경우 |