미적분Ⅰ도함수의 활용수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

광원과 그림자 운동

문제

그림과 같이 케이블 l,m,nl , m , n은 모두 벽면과 수직이고, 케이블 사이의 거리가 각각 2,12 , 1이다. ll위의 광원 AA에서 mm위의 물체 BB에 빛을 비추면 nn위에 그림자 CC가 나타난다.

광원 AA와 물체 BB의 시각 tt(t8t \leq 8)에서 벽으로부터의 거리를 각각 x=412t\displaystyle x = 4 - \frac{1}{2} t, y=t2112t+10\displaystyle y = t ^{2} - \frac{11}{2} t + 10이라 할 때, 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 광원, 물체, 그림자의 크기는 무시한다.) [4점]

<보 기>
ㄱ. t=52\displaystyle t = \frac{5}{2}에서 광원과 물체의 속도가 같아진다. ㄴ. AACC 사이의 거리가 33인 순간은 두 번이다. ㄷ. 2<t<32 < t < 3에서 그림자 CC의 가속도는 11이다.

ㄱ, ㄴㄴ, ㄷㄱ, ㄴ, ㄷ

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해설

ㄱ. 광원과 물체의 속도는 각각 dxdt=12\displaystyle \frac{dx}{dt} = - \frac{1}{2}, dydt=2t112\displaystyle \frac{dy}{dt} = 2 t - \frac{11}{2}이므로 t=52\displaystyle t = \frac{5}{2}에서 속도는 12\displaystyle - \frac{1}{2}로 같다. \therefore참 ㄴ. AB+BC=3\displaystyle \mathrm{\overline{AB}} + \overline{BC} = 3인 순간은 t2112t+10=412t\displaystyle t ^{2} - \frac{11}{2} t + 10 = 4 - \frac{1}{2} t이므로 t=2t = 2 또는 t=3t = 3 \therefore참 ㄷ. 그림자 C\mathrm{C}의 시각 tt에서 벽으로부터의 거리를 f(t)f ( t ), 점 A\mathrm{A}에서 직선 m,nm , n에 내린 수선의 발을 각각 H,H\mathrm{H} , H {'}라 하자.

BH=(412t)(t2112t+10)=t2+5t6\displaystyle \mathrm{\overline{BH}} \mathit{=} \left( 4 - \frac{1}{2} t \right) - \left( t ^{2} - \frac{11}{2} t + 10 \right) = - t ^{2} + 5 t - 6 CH=412tf(t)\displaystyle \mathrm{\overline{CH {'}}} \mathit{=} 4 - \frac{1}{2} t - f ( t ) BH:CH=2:3\displaystyle \mathrm{\overline{BH}} : \overline{CH'} = 2 : 3이므로 f(t)=32t28t+13\displaystyle f ( t ) = \frac{3}{2} t ^{2} - 8 t + 13이다. 속도 vvv=df(t)dt=3t8\displaystyle v = \frac{d f ( t )}{dt} = 3 t - 8이므로 가속도 aaa=dvdt=3\displaystyle a = \frac{dv}{dt} = 3이다. \therefore거짓

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