기하공간벡터수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

구 위 원의 둘레

문제

실수 tt에 대하여 다음 조건을 만족시키는 점 P\mathrm{P}가 나타내는 도형의 둘레의 길이를 f(t)f ( t )라 하자.

(가) 점 P\mathrm{P}는 구 x2+y2+z2=25x ^{2} + y ^{2} + z ^{2} = 25 위의 점이다. (나) 점 A(t+5,2t+4,3t2)\mathrm{A} \mathit{(} t + 5 , 2 t + 4 , 3 t - 2 )에 대하여 OPAP=0{\vec{\mathrm{OP}}} \cdot {\vec{\mathrm{AP}}} = 0이다.

<보기>에서 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? (단, O\mathrm{O}는 원점이다.) [4점]

<보 기>
ㄱ. f(0)=203π\displaystyle f ( 0 ) = \frac{20}{3} \pi ㄴ. limtf(t)=10π\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow \infty} {} f ( t ) = 10 \pi ㄷ. f(t)f ( t )t=1t = \mathit{-} 1에서 최솟값을 갖는다.

ㄱ, ㄴㄴ, ㄷㄱ, ㄴ, ㄷ

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해설

PP에서 OAOA에 내린 수선의 발을 HH라 하면 OA=(t+5)2+(2t+4)2+(3t2)2=14t2+14t+45\displaystyle \overline{OA} = \sqrt{( t + 5 ) ^{2} + ( 2 t + 4 ) ^{2} + ( 3 t - 2 ) ^{2}} = \sqrt{14 t ^{2} + 14 t + 45} OP2=OH×OA\displaystyle \overline{OP} ^{2} = \overline{OH} \times \overline{OA}, \thereforeOH=OP2OA=25OA\displaystyle \overline{OH} = \frac{\overline{OP} ^{2}}{\overline{OA}} = \frac{25}{\overline{OA}} PH=25(25OA)2\displaystyle \overline{PH} = \sqrt{25 - \left( \frac{25}{\overline{OA}} \right) ^{2}} f(t)=2πPH=2π25(25OA)2\displaystyle f ( t ) = 2 \pi \overline{PH} = 2 \pi \sqrt{25 - \left( \frac{25}{\overline{OA}} \right) ^{2}} ㄱ) f(0)=2π25(2545)2=203π\displaystyle f ( 0 ) = 2 \pi \sqrt{25 - \left( \frac{25}{\sqrt{45}} \right) ^{2}} = \frac{20}{3} \pi ㄴ) tt \rightarrow \infty이면 OA\displaystyle \overline{OA} \rightarrow \infty이고, PH5\displaystyle \overline{PH} \rightarrow 5 limtf(t)=10π\displaystyle \therefore \lim\limits _{t \rightarrow \infty} {} f ( t ) = 10 \pi ㄷ) OA=14(t+12)2+832\displaystyle \overline{OA} = \sqrt{14 ( t + \frac{1}{2} ) ^{2} + \frac{83}{2}}이므로 t=12\displaystyle t = - \frac{1}{2}일 때, OAOA는 최솟값을 가지고, 그때, f(t)f ( t )도 최솟값을 가진다.

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