공통수학2도형의 이동수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

거울에 반사되는 빛의 경로

문제

좌표평면에서 직선 2x+y=k(k>0)2 x + y = k ( k > 0 )를 따라 거울 ll, xx축을 따라 거울 mm이 놓여 있다. 점 A(0,1)\mathrm{A} ( 0 , 1 )에서 거울 ll을 향해 쏜 빛은 llmm에 차례로 반사되어 점 A\mathrm{A}로 되돌아 왔다. 빛이 이동한 거리가 5\displaystyle \sqrt{5}일 때, 10k10 k의 값을 구하시오. [4점]

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해설

반사되는 상황을 그림으로 나타내면 다음과 같다.

이 때, A1A2=5\displaystyle A _{1} A _{2} = \sqrt{5}이므로 a2+(b+1)2=5a ^{2} + ( b + 1 ) ^{2} = 5이다. 또한 AA2AA _{2}와 직선 2x+yk=02 x + y - k = 0 직교 하므로 a=2b2a = 2 b - 2이다. 이를 연립하여 풀면 a=25,b=65\displaystyle a = \frac{2}{5} , b = \frac{6}{5}이다. 이 때 AA2AA _{2}의 중점이 직선 2x+yk=02 x + y - k = 0위에 있으므로 k=32\displaystyle k = \frac{3}{2}이다. 따라서 10k=1510 k = 15이다.

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