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연세대 미래캠퍼스 2019학년도 수시 자연계열 3번 · mathesis.kr/archive/yonsei_mirae/2019su/jayeon_3
(문제 3-1)
위의 대응관계로부터, 한 점 N(0,0,2)에서 구를 통과하는 직선을 그릴 때 점 N(0,0,2),A(α,β,γ) 그리고 B(m,n,0)는 동일 직선상에 있음을 알 수 있다. 따라서 점 N(0,0,2)을 지나고 벡터 NA=(α,β,γ−2)에 평행한 직선의 방정식은αx=βy=γ−2z−2이다. 이때mα=nβ=−2γ−2=k (단, k는 상수)라고 하자. 그러면α=km,β=kn,γ=2−2k이고 점 (α,β,γ)가 구위의 점이므로α2+β2+(γ−1)2=(km)2+(kn)2+(1−2k)2=1을 만족한다. 이 식으로부터 k=(m2+n2+4)4를 구하고, 위 식에 대입하면α=m2+n2+44m,β=m2+n2+44n,γ=m2+n2+42(m2+n2)이다. 따라서 점 B1(54,52,0)에 대응되는 점은 A1=(32,31,31)이고, 점 B2(3,1,0)의 대응점은 A2=(76,72,710)이다.
이제 세 점 P,A1,A2을 지나는 평면의 방정식을ax+by+cz+d=0이라고 하자. 그러면 위의 세 점 P,A1,A2을 지나므로,c+d=02a+b+c+3d=06a+2b+10c+7d=0을 만족한다. 위 식으로부터c=−d,b=−9d,a=27d을 얻는다.따라서 평면의 방정식은27x−9y−z+1=0 또는 7x−18y−2z+2=0.
(문제 3-2)
사면체의 부피를 구하기 위하여, 주어진 점 N에서 평면27x−9y−z+1=0 또는 7x−18y−2z+2=0.까지의 최단거리 h는h=a2+b2+c2∣ax1+by1+cz1+d∣=(7/2)2+(−9)2+(−1)2∣7/2×0−9×0−2+1∣=3772임을 알수 있다.
이제 삼각형 PA1A2의 넓이 S를 구해보자.P=(0,0,1),A1=(32,31,31),A2=(76,72,710)일 때, 두 벡터 PA1=(32,31,−32),PA2=(76,72,73)와 그 사잇각 θ에 대하여, 삼각형 PA1A2의 넓이 S=21∣PA1∣∣PA2∣sinθ를 구하자.cosθ=∣PA1∣∣PA2∣PA1⋅PA2=218이므로 sinθ=1−cos2θ=1−(218)2=2129×13이다. 따라서 삼각형 PA1A2의 넓이 S=21∣PA1∣∣PA2∣sinθ=42377이다.
그러므로 사면체의 부피는V=31×S×h=31×42377×3772=631.
[문제 3-1] (20점)(20점) A1,A2와 평면의 방정식이 모두 올바른 경우(15점) A1,A2는 올바르나 평면의 방정식이 틀린 경우(10점) A1,A2만 올바르게 구한 경우(5점) A1,A2 중에 하나만 올바른 경우(0점) 모두 틀린 경우
[문제 3-2] (20점)(20점) 삼각형 PA1A2의 넓이와 사면체의 높이를 구하여 부피를 올바르게 계산한 경우(15점) 삼각형 PA1A2의 넓이는 올바르나 사면체의 높이를 틀려서 부피를 올바르게 구하지 못한 경우(10점) 삼각형 PA1A2의 넓이를 틀리고, 사면체의 높이를 올바르게 구하여 부피를 올바르게 구하지 못한 경우(5점) 삼각형 PA1A2의 넓이와 사면체의 높이를 모두 틀린 경우(0점) 아무것도 풀지 못한 경우