공통수학1이차방정식수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

두 정사각형 넓이비

문제

22<k<2\displaystyle \frac{\sqrt{2}}{2} < k < \sqrt{2}인 실수 kk에 대하여 그림과 같이 한 변의 길이가 각각 22, 2k2 k인 두 정사각형 ABCD\mathrm{ABCD}, EFGH\mathrm{EFGH}가 있다. 두 정사각형의 대각선이 모두 한 점 O\mathrm{O}에서 만나고, 대각선 FH\mathrm{FH}가 변 AB\mathrm{AB}를 이등분한다. 변 AD\mathrm{AD}EH\mathrm{EH}의 교점을 I\mathrm{I}, 변 AD\mathrm{AD}EF\mathrm{EF}의 교점을 J\mathrm{J}, 변 AB\mathrm{AB}EF\mathrm{EF}의 교점을 K\mathrm{K}라 하자. 삼각형 AKJ\mathrm{AKJ}의 넓이가 삼각형 EJI\mathrm{EJI}의 넓이의 32\displaystyle \frac{3}{2}배가 되도록 하는 kk의 값이 p2+q6\displaystyle p \sqrt{2} + q \sqrt{6}일 때, 100(p+q)100 ( p + q )의 값을 구하시오. (단, pp, qq는 유리수이다.) [4점]

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50

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해설

[출제의도] 이차방정식의 근 이해하기 꼭짓점 E\mathrm{E}에서 변 AD\mathrm{AD}에 내린 수선의 발을 L\mathrm{L}이라 하고 JL=x\displaystyle {\overline{\mathrm{JL}}} = x(x>0)( x > 0 )라 하자. EJI\triangle \mathrm{EJI}는 직각이등변삼각형이므로 EL=x\displaystyle {\overline{\mathrm{EL}}} = x이고 EJI\triangle \mathrm{EJI}의 넓이는 x2x ^{2}이다. AJ=1x\displaystyle {\overline{\mathrm{AJ}}} = 1 - x이므로 AKJ\triangle \mathrm{AKJ}의 넓이는 (1x)22\displaystyle \frac{( 1 - x ) ^{2}}{2}이다. AKJ\triangle \mathrm{AKJ}의 넓이가 EJI\triangle \mathrm{EJI}의 넓이의 32\displaystyle \frac{3}{2}배이므로 (1x)22=32x2\displaystyle \frac{( 1 - x ) ^{2}}{2} = \frac{3}{2} x ^{2}, 2x2+2x1=02 x ^{2} + 2 x - 1 = 0이고, x=1+32(x>0)\displaystyle x = \frac{- 1 + \sqrt{3}}{2} ( x > 0 )이다. OE=2k\displaystyle {\overline{\mathrm{OE}}} = \sqrt{2} k이고, OE=OL+EL=1+1+32=1+32\displaystyle {\overline{\mathrm{OE}}} = {\overline{\mathrm{OL}}} + {\overline{\mathrm{EL}}} = 1 + \frac{- 1 + \sqrt{3}}{2} = \frac{1 + \sqrt{3}}{2} 이므로 2k=1+32\displaystyle \sqrt{2} k = \frac{1 + \sqrt{3}}{2}이다. k=2+64\displaystyle k = \frac{\sqrt{2} + \sqrt{6}}{4}이므로 p=q=14\displaystyle p = q = \frac{1}{4}이고 100(p+q)=50100 ( p + q ) = 50이다.

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