대수삼각함수의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

반원 위 각 배가 현 길이

문제

그림과 같이 반지름의 길이가 11인 반원에서 지름의 양 끝점을 P0\mathrm{P} _{0},P1\mathrm{P} _{1}이라 하자. 이 때, P0P1P2=1\mathrm{\angle} P _{0} P _{1} P _{2} = 1 ^\circ, P1P2P3=2\mathrm{\angle} P _{1} P _{2} P _{3} = 2 ^\circ,\cdots ,Pk1PkPk+1=(2k1)\angle \mathrm{P} _{k-1} P _{k} P _{k+1} = ( 2 ^{k-1} ) ^\circ를 만족하는 원주 위의 점 P2\mathrm{P} _{2},P3\mathrm{P} _{3}, …,P7\mathrm{P} _{7}에 대하여 선분 P6P7{\mathrm{P} _{6} P _{7}} 의 길이는? [4점]

2cos322 \cos 32 ^\circ2sin322 \sin 32 ^\circ2cos632 \cos 63 ^\circ2cos642 \cos 64 ^\circ2sin642 \sin 64 ^\circ

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해설

원의 중심을 OO라 두면 중심각의 크기는 원주각의 크기의 22배이고, P0P1P2=1o,P1P2P3=2o,\angle P _{0} P _{1} P _{2} = 1 ^{o} , \angle P _{1} P _{2} P _{3} = 2 ^{o} , P2P3P4=(22),\angle P _{2} P _{3} P _{4} = \left( 2 ^{2} \right) ^\circ , ,Pk1PkPk+1=(2k1)\cdots , \angle P _{k-1} P _{k} P _{k+1} = \left( 2 ^{k-1} \right) ^\circ P5P6P7=(261)=32,P6P7P8=64\angle P _{5} P _{6} P _{7} = \left( 2 ^{6-1} \right) = 32 ^\circ , \angle P _{6} P _{7} P _{8} = 64 ^\circ이므로 호 P6P7P _{6} P _{7}의 중심각의 크기를 xx ^\circ라 두면 각 호의 중심각의 크기의 합은 2+4+8+16+32+64+x=1802 ^\circ + 4 ^\circ + 8 ^\circ + 16 ^\circ + 32 ^\circ + 64 ^\circ + x ^\circ = 180 ^\circ x=54\therefore x ^\circ = 54 ^\circ이므로 호 P6P7P _{6} P _{7}의 원주각의 크기는 2727 ^\circ이다.

그러므로 사인 법칙에서 P6P7sin27=2×1\displaystyle \frac{P _{6} P _{7}}{\sin 27 ^\circ} = 2 \times 1이므로 P6P7=2sin27=2cos63P _{6} P _{7} = 2 \sin 27 ^\circ = 2 \cos 63 ^\circ

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