기하공간도형과 공간좌표수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

정사영과 둘레

문제

좌표공간에서 평면 3yz=0\displaystyle \sqrt{3} y - z = 0 위에 있는 사각형ABCD\mathrm{ABCD}xyxy평면으로의 정사영은 사각형ABCD\mathrm{A}' B' C' D'이다. A(12,0,0),B(12,0,0),C(12,1,0),D(12,1,0)\displaystyle \mathrm{A}' \left( \frac{1 _{}}{2 ^{}} , 0 , 0 \right) , B' \left( - \frac{1 _{}}{2 ^{}} , 0 , 0 \right) , C' \left( - \frac{1 _{}}{2 ^{}} , 1 , 0 \right) , D' \left( \frac{1 _{}}{2 ^{}} , 1 , 0 \right) 일 때, 사각형ABCD\mathrm{ABCD}의 둘레의 길이는? [4점] 23\displaystyle 2 \sqrt{3}23+2\displaystyle 2 \sqrt{3} + 243\displaystyle 4 \sqrt{3}6688

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해설

평면 3yz=0\displaystyle \sqrt{3} y - z = 0과 평면 z=0z = 0의 법선벡터는 각각 u=\vec{u} =(0, 3\displaystyle \sqrt{3}, -1), v=\vec{v} =(0, 0, 1)이므로 두 평면이 이루는 각의 크기를 θ\theta라 하면 cosθ=uvuv\displaystyle \cos \theta = \frac{| \vec{u} \cdot \vec{v} |}{| \vec{u} | | \vec{v} |}=1(3)2+(1)212\displaystyle = \frac{| - 1 |}{\sqrt{( \sqrt{3} ) ^{2} + ( - 1 ) ^{2}} \sqrt{1 ^{2}}} =12\displaystyle = \frac{1}{2}

위의 그림에서 점 A\mathrm{A}, B\mathrm{B}와 점 A\mathrm{A}, B\mathrm{B}은 같은 점이고 AB=AB\displaystyle \mathrm{\overline{AB}} = \overline{A} B, CD=CD\displaystyle \mathrm{\overline{CD}} = \overline{C} D, AD=ADcosθ\displaystyle \mathrm{\overline{A}} D = \overline{AD} \cos \theta, BC=BCcosθ\displaystyle \mathrm{\overline{B}} C = \overline{BC} \cos \theta 이므로 AB=1\displaystyle \mathrm{\overline{AB}} = 1, CD=1\displaystyle \mathrm{\overline{CD}} = 1, AD=112=2\displaystyle \mathrm{\overline{AD}} = \frac{1}{\frac{1}{2}} = 2, BC=112=2\displaystyle \mathrm{\overline{BC}} = \frac{1}{\frac{1}{2}} = 2 따라서, 사각형 ABCD의 둘레의 길이는 6이다.

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