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

점의 이동 거리

문제

좌표평면 위를 움직이는 점 P\mathrm{P}의 시각 tt에서의 위치 (x,y)\left( x , y \right){x=4(cost+sint)y=cos2t(0t2π)\displaystyle {\begin{cases} x & = 4 \left( \cos t + \sin t \right) \\ y & = \cos 2 t \end{cases}} \left( 0 \leq t \leq 2 \pi \right) 이다. 점 P\mathrm{P}t=0t = 0에서 t=2πt = 2 \pi까지 움직인 거리 (경과 거리)를 aπa \pi라 할 때, a2a ^{2}의 값을 구하시오. [4점]

확률과 통계

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6464

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해설

dxdt=4(sint+cost)\displaystyle \frac{dx}{dt} = 4 ( - \sin t + \cos t ), dydt=2sin2t\displaystyle \frac{dy}{dt} = - 2 \sin 2 t이므로 곡선의 길이 lll=02π(dxdt)2+(dydt)2dt\displaystyle l = \int _{0} ^{2\pi} \sqrt{\left( \frac{dx}{dt} \right) ^{2} + \left( \frac{dy}{dt} \right) ^{2}} dt =02π16(1sin2t)+4sin22tdt\displaystyle = \int _{0} ^{2\pi} \sqrt{16 ( 1 - \sin 2 t ) + 4 \sin ^{2} 2 t} dt =02π2(2sin2t)dt\displaystyle = \int _{0} ^{2\pi} 2 ( 2 - \sin 2 t ) dt=[4t+cos2t]02π= \left[ 4 t + \cos 2 t \right] _{0} ^{2\pi} =8π+11= 8 \pi + 1 - 1=8π= 8 \pi a2=82=64\therefore a ^{2} = 8 ^{2} = 64

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