중학중학 미분류수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

정사각형 속 정삼각형

문제

그림과 같이 한 변의 길이가 11인 정사각형 ABCD\mathrm{ABCD}가 있다. 변 BC\mathrm{BC},CD\mathrm{CD} 위에 각각 점P\mathrm{P},Q\mathrm{Q}를 잡아 삼각형APQ\mathrm{APQ} 가 정삼각형이 되도록 하였다. 이 때, 선분 BP\mathrm{BP}의 길이는? [3점]

23\displaystyle 2 - \sqrt{3}32\displaystyle \sqrt{3} - \sqrt{2}21\displaystyle \sqrt{2} - 114\displaystyle \frac{1}{4}13\displaystyle \frac{1}{3}

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해설

[출제의도] 이차방정식을 활용하여 문제를 해결할 수 있다. 삼각형 APQ\mathrm{APQ}는 정삼각형이므로 AP=PQ\displaystyle \mathrm{\overline{AP}} = \overline{PQ}이고, AB=1\displaystyle \mathrm{\overline{AB}} = 1이므로 BP=x\displaystyle \mathrm{\overline{BP}} = \mathit{x}라 하면 CP=CQ=1x\displaystyle \mathrm{\overline{CP}} = \overline{CQ} = \mathit{1} - x 이다. AP2=PQ2\displaystyle \mathrm{\overline{AP}} ^{2} = \overline{PQ} ^{2} 에서 1+x2=(1x)2+(1x)21 + x ^{2} = ( 1 - x ) ^{2} + ( 1 - x ) ^{2} x24x+1=0x ^{2} - 4 x + 1 = 0x=23(0<x<1)\displaystyle x = 2 - \sqrt{3} ( \because 0 < x < 1 )

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