공통수학1이차방정식과 이차함수수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

접선 기울기 차 빈칸

문제

그림과 같이 곡선 y=x2y = x ^{2} 위의 점 P(a,a2)\mathrm{P} \left( \mathit{a} , a ^{2} \right)에서의 접선의 기울기를 m1m _{1}이라 하고, 점 P\mathrm{P}와 점 A(0,1)\mathrm{A} \left( 0 , 1 \right)을 지나는 직선의 기울기를 m2m _{2}라 하자. 다음은 m1m2m _{1} - m _{2}의 최솟값을 구하는 과정이다. (단, a>0a > 0)

y=x2y = x ^{2}

곡선 y=x2y = x ^{2} 위의 점 P(a,a2)\mathrm{P} \left( \mathit{a} , a ^{2} \right)에서의 접선의 방정식은 y=m1(xa)+a2y = m _{1} \left( x - a \right) + a ^{2}이므로 이차방정식 x2=m1(xa)+a2x ^{2} = m _{1} \left( x - a \right) + a ^{2}이 중근을 갖는다. 이차방정식 x2m1x+am1a2=0x ^{2} - m _{1} x + am _{1} - a ^{2} = 0의 판별식을 DD라 하면 D=0D = 0이므로 m1=()m _{1} = \left. {\square {( \text{가} ) _{} ^{}}} \right. 직선 y=m2(xa)+a2y = m _{2} \left( x - a \right) + a ^{2}이 점 A(0,1)\mathrm{A} \left( 0 , 1 \right)을 지나므로 m2=()m _{2} = \left. {\square {( \text{나} ) _{} ^{}}} \right. 따라서 m1m2m _{1} - m _{2}의 최솟값은 ()\left. {\square {( \text{다} ) _{} ^{}}} \right. 이다.

위의 (가), (나)에 알맞은 식을 각각 f(a)f \left( a \right), g(a)g \left( a \right)라 하고 (다)에 알맞은 값을 kk라 할 때, f(k)×g(k)f \left( k \right) \times g \left( k \right)의 값은? [4점] 5566778899

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해설

양수 aa에 대하여 곡선 y=x2y = x ^{2} 위의 점 P(a,a2)\mathrm{P} \left( \mathit{a} , a ^{2} \right)에서의 접선의 방정식은 y=m1(xa)+a2y = m _{1} \left( x - a \right) + a ^{2}이다. 곡선 y=x2y = x ^{2}과 직선 y=m1(xa)+a2y = m _{1} \left( x - a \right) + a ^{2}이 접하므로 이차방정식 x2=m1(xa)+a2x ^{2} = m _{1} \left( x - a \right) + a ^{2}이 중근을 갖는다. 이차방정식 x2m1x+am1a2=0x ^{2} - m _{1} x + am _{1} - a ^{2} = 0의 판별식을 DD라 하면 D=m124am1+4a2=0D = m _{1} ^{2} - 4 am _{1} + 4 a ^{2} = 0 m1=2am _{1} = \left. {\square {2 a}} \right. y=m2(xa)+a2y = m _{2} \left( x - a \right) + a ^{2}이 점 A(0,1)\mathrm{A} \left( 0 , 1 \right)을 지나므로 1=am2+a21 = \mathit{-} am _{2} + a ^{2} m2=a1a\displaystyle m _{2} = \left. {\square {a - \frac{1}{a}}} \right. m1m2m _{1} - m _{2}=2a(a1a)\displaystyle = 2 a - \left( a - \frac{1}{a} \right)=a+1a\displaystyle = a + \frac{1}{a}2\geq 2 (단, 등호는 a=1a = 1일 때 성립한다.) 따라서 m1m2m _{1} - m _{2}의 최솟값은 2\left. {\square {2}} \right. 이다. \therefore f(a)=2af \left( a \right) = 2 a, g(a)=a1a\displaystyle g \left( a \right) = a - \frac{1}{a}, k=2k = 2 따라서 f(k)×g(k)=4×(212)=6\displaystyle f \left( k \right) \times g \left( k \right) = 4 \times \left( 2 - \frac{1}{2} \right) = 6

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