기하이차곡선수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

정육각형 변 위 여섯 타원

문제

오른쪽 그림은 한 변의 길이가 1010인 정육각형 ABCDEF\mathrm{A} BCDEF의 각 변을 장축으로 하고, 단축의 길이가 같은 타원 66개를 그린 것이다. 그림과 같이 정육각형의 꼭짓점과 이웃하는 두 타원의 초점으로 이루어진 삼각형 66개의 넓이의 합이 63\displaystyle 6 \sqrt{3}일 때, 타원의 단축의 길이는? [3점]

42\displaystyle 4 \sqrt{2}6643\displaystyle 4 \sqrt{3}8862\displaystyle 6 \sqrt{2}

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해설

정육각형의 한 내각의 크기는 120120 ^\circ이므로 색칠한 이등변삼각형에서 길이가 같은 두 변의 길이를 aa라 하면 66개의 삼각형의 넓이의 합은 6×12×a2sin120=332a2\displaystyle 6 \times \frac{1}{2} \times a ^{2} \sin 120 ^\circ = \frac{3 \sqrt{3}}{2} a ^{2}=63\displaystyle = 6 \sqrt{3} a=2\therefore a = 2 (∵ a>0a > 0) 따라서 주어진 타원의 장축의 길이는 1010이고 두 초점 사이의 거리는 1022=610 - 2 \cdot 2 = 6이다. 따라서 이 타원과 합동이고 중심이 원점이고 장축이 xx축 위에 있는 타원의 방정식은 x252+y2b2=1\displaystyle \frac{x ^{2}}{5 ^{2}} + \frac{y ^{2}}{b ^{2}} = 1 이 때, 초점의 좌표는 (±3,0)( \pm 3 , 0 )이어야 하므로 52b2=325 ^{2} - b ^{2} = 3 ^{2}b2=16b ^{2} = 16 따라서 구하는 타원의 단축의 길이는 2×b=2×4=82 \times | b | = 2 \times 4 = 8

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