공통수학2도형의 이동수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

대칭이동과 최단거리

문제

그림과 같이 좌표평면 위에 두 원 C1:(x8)2+(y2)2=4C _{1} : \left( x - 8 \right) ^{2} + \left( y - 2 \right) ^{2} = 4, C2:(x3)2+(y+4)2=4C _{2} : \left( x - 3 \right) ^{2} + \left( y + 4 \right) ^{2} = 4 와 직선 y=xy = x가 있다. 점 A\mathrm{A}는 원 C1C _{1} 위에 있고, 점 B\mathrm{B}는 원 C2C _{2} 위에 있다. 점 P\mathrm{P}xx축 위에 있고, 점 Q\mathrm{Q}는 직선 y=xy = x 위에 있을 때, AP+PQ+QB\displaystyle {\overline{\mathrm{AP}}} + {\overline{\mathrm{PQ}}} + {\overline{\mathrm{QB}}}의 최솟값은? (단, 세 점 A\mathrm{A}, P\mathrm{P}, Q\mathrm{Q}는 서로 다른 점이다.) [4점]

7\mathrm{7}8\mathrm{8}9\mathrm{9}10\mathrm{10}11\mathrm{11}

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해설

C1C _{1}xx축에 대하여 대칭이동한 원을 C1C _{1}', 원 C2C _{2}를 직선 y=xy = x에 대하여 대칭이동한 원을 C2C _{2}'이라 하면 C1:(x8)2+(y+2)2=4C _{1}' : \left( x - 8 \right) ^{2} + \left( y + 2 \right) ^{2} = 4, C2:(x+4)2+(y3)2=4C _{2}' : \left( x + 4 \right) ^{2} + \left( y - 3 \right) ^{2} = 4A\mathrm{A}xx축에 대하여 대칭이동한 점을 A\mathrm{A} \mathit{'}, 점 B\mathrm{B}를 직선 y=xy = x에 대하여 대칭이동한 점을 B\mathrm{B} \mathit{'}이라 하면 두 점 A\mathrm{A} \mathit{'}, B\mathrm{B} \mathit{'}은 각각 원 C1C _{1}', 원 C2C _{2}' 위의 점이다. AP=AP\displaystyle {\overline{\mathrm{AP}}} = {\overline{\mathrm{A} \mathit{'} \mathrm{P}}}, QB=QB\displaystyle {\overline{\mathrm{QB}}} = {\overline{\mathrm{QB} \mathit{'}}} AP+PQ+QB\displaystyle {\overline{\mathrm{AP}}} + {\overline{\mathrm{PQ}}} + {\overline{\mathrm{QB}}}의 값은 네 점 A\mathrm{A} \mathit{'}, P\mathrm{P}, Q\mathrm{Q}, B\mathrm{B} \mathit{'}이 두 원 C1C _{1}', C2C _{2}'의 중심을 연결한 선분 위에 있을 때 최소이고, 두 원 C1C _{1}', C2C _{2}'의 반지름의 길이가 모두 2\mathrm{2}이므로 AP+PQ+QB=AP+PQ+QBAB\displaystyle {\overline{\mathrm{AP}}} + {\overline{\mathrm{PQ}}} + {\overline{\mathrm{QB}}} = {\overline{\mathrm{A} \mathit{'} \mathrm{P}}} + {\overline{\mathrm{PQ}}} + {\overline{\mathrm{QB} \mathit{'}}} \geq {\overline{\mathrm{A} \mathit{'} \mathrm{B} \mathit{'}}} AB\displaystyle {\overline{\mathrm{A} \mathit{'} \mathrm{B} \mathit{'}}}={8(4)}2+{(2)3}24\displaystyle = \sqrt{\left\{ 8 - ( - 4 ) \right\} ^{2} + \left\{ ( - 2 ) - 3 \right\} ^{2}} - 4 =134=9= 13 - 4 = 9 따라서 AP+PQ+QB\displaystyle {\overline{\mathrm{AP}}} + {\overline{\mathrm{PQ}}} + {\overline{\mathrm{QB}}}의 최솟값은 9\mathrm{9}

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