기하공간도형과 공간좌표수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

구와 평면의 단면

문제

좌표공간에서 원점을 중심으로 하고 반지름의 길이가 99인 구가 세 점 A(18,0,0)\mathrm{A} ( 18 , 0 , 0 ), B(0,9,0)\mathrm{B} ( 0 , 9 , 0 ), C(0,0,9)\mathrm{C} ( 0 , 0 , 9 )를 지나는 평면에 의하여 잘린 도형의 넓이는 aπa \pi이다. 이때, aa의 값을 구하시오. [4점]

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해설

구가 평면에 의해 잘린 도형은 원이다. 세 점 (18,0,0)( 18 , 0 , 0 ),(0,9,0)( 0 , 9 , 0 ),(0,0,9)( 0 , 0 , 9 )를 지나는 평면의 방정식은 x18+y9+z9=1\displaystyle \frac{x}{18} + \frac{y}{9} + \frac{z}{9} = 1에서 x+2y+2z=18x + 2 y + 2 z = 18 원점에서 이 평면 사이의 거리는 1812+22+22=6\displaystyle \frac{\left| - 18 \right|}{\sqrt{1 ^{2} + 2 ^{2} + 2 ^{2}}} = 6 이므로 원의 반지름의 길이는 9262=8136=45\displaystyle \sqrt{9 ^{2} - 6 ^{2}} = \sqrt{81 - 36} = \sqrt{45}이다. 따라서 구하는 도형의 넓이는 45π45 \pi이다.

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