공통수학2도형의 이동수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

최단거리 만남 속력

문제

그림과 같이 A\mathrm{A}지점에서 직선 ll에 내린 수선의 발을 A\mathrm{A}', B\mathrm{B} 지점에서 내린 수선의 발을 B\mathrm{B}'라 하자. AA=15km\displaystyle \mathrm{\overline{AA}}' = 15 \mathrm{km}, BB=75km\displaystyle \mathrm{\overline{BB}}' = 75 \mathrm{km}, AB=903km\displaystyle \mathrm{\overline{A}}' B' = 90 \sqrt{3} km이고 직선 ll 위에 있는 P\mathrm{P}AP+PB\displaystyle \overline{\mathrm{AP}} + \overline{\mathrm{PB}}의 값이 최소가 되는 점이다. 갑과 을은 동시에 출발하여 갑은 A\mathrm{A}에서 P\mathrm{P}를 거쳐 B\mathrm{B}에, 을은 B\mathrm{B}에서 P\mathrm{P}를 거쳐 A\mathrm{A}에 도착하였다. 두 사람이 만난 순간부터 각각 갑은 11시간 후에 B\mathrm{B}에 도착하였고, 을은 99시간 후에 A\mathrm{A}에 도착하였다. 을이 B\mathrm{B}에서 출발하여 갑과 만났을 때까지 이동한 거리를 xkmx \mathrm{km}라 할 때, xx의 값을 구하시오. (단, 갑과 을은 각각 일정한 속력으로 직선 방향으로 이동한다.) [3점] 75km75 \mathrm{km} 903km\displaystyle 90 \sqrt{3} \mathrm{km}

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해설

A\mathrm{A}점에 대한 직선 ll의 대칭점을 A\mathrm{A}''라 두면 AP+BPAB\displaystyle \mathrm{\overline{AP}} + \overline{BP} \geq \overline{A}'' B가 된다. 그림에서 ABC\triangle \mathrm{A}'' BC는 직각삼각형이므로 피타고라스 정리를 활용하면 AB=180\displaystyle \mathrm{\overline{A}}'' B = 180이다. 이 때, 움직이는 양상은 직선상에서의 움직임과 동일하므로 직선상의 움직임으로 봐도 무방하다. 갑과 을이 만나는 지점을 P\mathrm{P}', BP=x\displaystyle {\mathrm{\overline{BP}}'} = {x}라 두면 주어진 조건은 다음과 같이 단순화 할 수 있다. 갑의 속력을 v1km/v _{1} km / \text{시}, 을의 속력을 v2km/v _{2} km / \text{시} 라 하자. 이 때, P\mathrm{P}'까지 걸린 시간이 같으므로 180xv1=xv2\displaystyle \frac{180 - x}{v _{1}} = \frac{x}{v _{2}} ……① 만난 후 갑은 B\mathrm{B}까지 1시간 걸렸으므로 xv1=1\displaystyle \frac{x}{v _{1}} = 1 v1=x\rightarrow v _{1} = x …… ② 만난 후 을은 A\mathrm{A}까지 9시간이 걸렸으므로 180xv2=9\displaystyle \frac{180 - x}{v _{2}} = 9 v2=180x9\displaystyle \rightarrow v _{2} = \frac{180 - x}{9} …… ③ ②, ③식을 ①식에 대입하면 (180x)2=9x2\left( 180 - x \right) ^{2} = 9 x ^{2}이므로 180x=3xor180x=3x180 - x = 3 x or 180 - x = - 3 x x=45or90\therefore x = 45 or - 90 인데, x>0x > 0이므로 x=45x = 45

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