기하공간벡터수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

공간 선분 교점 자취 길이

문제

좌표공간 위의 두 점 A(0,0,1)\mathrm{A} \mathit{(} 0 , 0 , 1 ), B(1,0,0)\mathrm{B} \mathit{(} 1 , 0 , 0 )이 있다. 점 P\mathrm{P}가 점 B\mathrm{B}에서 출발하여 xyxy평면 위의 직선 x=1x = 1을 따라 yy축의 양의 방향으로 한없이 움직일 때, 선분 AP\mathrm{AP}와 평면 yz=0y - z = 0이 만나는 점을 Q\mathrm{Q}라 하자. 점 Q\mathrm{Q}가 나타내는 자취의 길이는? [4점] 22\displaystyle \frac{\sqrt{2}}{2}32\displaystyle \frac{\sqrt{3}}{2}2\displaystyle \sqrt{2}3\displaystyle \sqrt{3}22

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해설

P(1\mathrm{P} ( 1, pp, 0)0 )이라 하면 직선 AP\mathrm{A} P의 방정식은 x1=yp=z11\displaystyle \frac{x}{1} = \frac{y}{p} = \frac{z - 1}{- 1}, 평면의 방정식은 y=zy = z이므로 직선의 방정식과 평면의 방정식을 연립하여 풀면 x=1p+1\displaystyle x = \frac{1}{p + 1}, y=pp+1\displaystyle y = \frac{p}{p + 1}, z=pp+1\displaystyle z = \frac{p}{p + 1} P\mathrm{P}가 처음 B\mathrm{B}에 있을 때 Q=B(1\mathrm{Q} = B ( 1, 0, 0) yy축의 양의 방향으로 한없이 움직이므로 pp \rightarrow \infty이다. Q(1p+1\displaystyle \mathrm{Q} \left( \frac{1}{p + 1} \right., pp+1\displaystyle \frac{p}{p + 1}, pp+1)\displaystyle \frac{p}{p + 1} ) 가 (0, 1, 1)로 수렴하므로 Q\mathrm{Q}의 자취의 길이는 (1)2+12+12=3\displaystyle \sqrt{( - 1 ) ^{2} + 1 ^{2} + 1 ^{2}} = \sqrt{3}이다.

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