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

자동차 추월 지점

문제

동일한 직선도로 위를 같은 방향으로 달리는 두 자동차AABB가 있다. 자동차 AA가 매시 72km72 km의 속력으로 달리고 있던 중 PP지점에 이르렀을 때, PP지점에서 100m100 m앞에 정지하고 있던 자동차 BB를 발견하고 제동장치를 작동하여 5m/2- 5 m / \text{초} ^{2}의 가속도로 운행하였다. AA가 제동장치를 작동한지 44초가 되는 순간에 정지하고 있던 BB6m/26 m / \text{초} ^{2}의 가속도로 출발하였고, 동시에 AA10m/210 m / \text{초} ^{2}의 가속도로 계속하여 운행하였다. 이 때, PP지점에서 AABB를 추월하는 지점까지의 거리는 몇 mm인지를 구하시오. [4점]

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190m190 \mathrm{m}

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해설

자동차 A\mathrm{A}의 속력은 시속72km72 \mathrm{k} m이므로 초속은 720003600=20m\displaystyle \frac{72000}{3600} = 20 \mathrm{m}이다. 자동차A\mathrm{A}P\mathrm{P}지점에서 100m100 \mathrm{m}앞의 자동차 B\mathrm{B}를 발견하고 제동장치를 작동하여 5m/2- 5 \mathrm{m} / {\text{초}} ^{2}의 가속도로 운행할 때, tt초 후의 자동차 A\mathrm{A}의 속력은 205t20 - 5 t이므로 44초 동안 달린 거리는 04(205t)dt=[20t52t2]04=40m\displaystyle \int _{0} ^{4} ( 20 - 5 t ) dt = \left[ 20 t - \frac{5}{2} t ^{2} \right] _{0} ^{4} = 40 \mathrm{m}이다. 또, 44초 후의 자동차A\mathrm{A}의 속력은 00(자동차가 멈춘다)이다. 이때부터 자동차 B\mathrm{B}6m/26 \mathrm{m} / {\text{초}} ^{2}의 가속도로 자동차 A\mathrm{A}10m/210 \mathrm{m} / {\text{초}} ^{2}의 가속도로 운행하므로 자동차A\mathrm{A}가 자동차 B\mathrm{B}tt초 후에 추월한다고 하면 0t10tdt=60+0t6tdt\displaystyle \int _{0} ^{t} 10 t d t = 60 + \int _{0} ^{t} 6 t d t , [5t2]0t=60+[3t2]0t\left[ 5 t ^{2} \right] _{0} ^{t} = 60 + \left[ 3 t ^{2} \right] _{0} ^{t} t2=30t=30\displaystyle t ^{2} = 30 \leftrightarrow t = \sqrt{30}(초)이므로 이 때, 달린 거리는 5×(30)2=150m\displaystyle 5 \times \left( \sqrt{30} \right) ^{2} = 150 \mathrm{m} 그러므로 자동차A\mathrm{A}B\mathrm{B}를 추월하는 지점까지 달린 거리는 40+150=190m\therefore 40 + 150 = 190 \mathrm{m}

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