대수삼각함수수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

직사각형과 탄젠트

문제

그림과 같이 BC=32\displaystyle {\overline{BC}} = 3 \sqrt{2}인 직사각형 ABCDABCD가 있다. 선분 CDCD3:23 : 2로 내분하는 점을 PP라 하고, 점 BB에서 직선 APAP에 내린 수선의 발을 QQ라 하자. BQ=5\displaystyle {\overline{BQ}} = 5일 때, tan(BQC)\tan ( \angle BQC )의 값은? [4점]

146\displaystyle \frac{\sqrt{14}}{6}143\displaystyle \frac{\sqrt{14}}{3}142\displaystyle \frac{\sqrt{14}}{2}2143\displaystyle \frac{2 \sqrt{14}}{3}5146\displaystyle \frac{5 \sqrt{14}}{6}

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해설

[출제의도] 이해능력-삼각함수

DP=2a(a>0)\displaystyle {\overline{DP}} = 2 a ( a > 0 ), PC=3a\displaystyle {\overline{PC}} = 3 a라 하면 AB=5a\displaystyle {\overline{AB}} = 5 a이고 AP=(32)2+(2a)2=18+4a2\displaystyle {\overline{AP}} = \sqrt{( 3 \sqrt{2} ) ^{2} + ( 2 a ) ^{2}} = \sqrt{18 + 4 a ^{2}} 삼각형 ABQABQ와 삼각형 PADPAD는 닮음이므로 AB:BQ=PA:AD\displaystyle {\overline{AB}} : {\overline{BQ}} = {\overline{PA}} : {\overline{AD}} 5a:a=18+4a2:32\displaystyle 5 a : a = \sqrt{18 + 4 a ^{2}} : 3 \sqrt{2} 18+4a2=18a218 + 4 a ^{2} = 18 a ^{2} a=37=377\displaystyle \therefore a = \frac{3}{\sqrt{7}} = \frac{3 \sqrt{7}}{7} DP=677,PC=977\displaystyle \therefore {\overline{DP}} = \frac{6 \sqrt{7}}{7} , {\overline{PC}} = \frac{9 \sqrt{7}}{7}QQ에서 직선 BCBC에 내린 수선의 발을 HH라 하고 BQH=α\angle BQH = \alpha, CQH=β\angle CQH = \beta 라 하자. tanα=tan(ABQ)=tan(PAD)\tan \alpha = \tan ( \angle ABQ ) = \tan ( \angle PAD ) =DPAD=67732=147\displaystyle = \frac{{\overline{DP}}}{{\overline{AD}}} = \frac{\frac{6 \sqrt{7}}{7}}{3 \sqrt{2}} = \frac{\sqrt{14}}{7} \cdots㉠ 한편, AB:BQ=BQ:QH\displaystyle {\overline{AB}} : {\overline{BQ}} = {\overline{BQ}} : {\overline{QH}}에서 QH=BQ2AB=573\displaystyle {\overline{QH}} = \frac{{\overline{BQ}} ^{2}}{{\overline{AB}}} = \frac{5 \sqrt{7}}{3}이므로 BH=QHtanα=573×147=523\displaystyle {\overline{BH}} = {\overline{QH}} \tan \alpha = \frac{5 \sqrt{7}}{3} \times \frac{\sqrt{14}}{7} = \frac{5 \sqrt{2}}{3} 이다. HC=BCBH=32523=423\displaystyle \therefore {\overline{HC}} = {\overline{BC}} - {\overline{BH}} = 3 \sqrt{2} - \frac{5 \sqrt{2}}{3} = \frac{4 \sqrt{2}}{3} tanβ=HCQH=423573=4257=41435\displaystyle \therefore \tan \beta = \frac{{\overline{HC}}}{{\overline{QH}}} = \frac{\frac{4 \sqrt{2}}{3}}{\frac{5 \sqrt{7}}{3}} = \frac{4 \sqrt{2}}{5 \sqrt{7}} = \frac{4 \sqrt{14}}{35} tan(BQC)=tan(α+b)=tanα+tanβ1tanαtanβ\displaystyle \therefore \tan ( \angle BQC ) = \tan ( \alpha + b ) = \frac{\tan \alpha + \tan \beta}{1 - \tan \alpha \tan \beta} =147+414351147×41435=914351835=91427=143\displaystyle = \frac{\frac{\sqrt{14}}{7} + \frac{4 \sqrt{14}}{35}}{1 - \frac{\sqrt{14}}{7} \times \frac{4 \sqrt{14}}{35}} = \frac{\frac{9 \sqrt{14}}{35}}{1 - \frac{8}{35}} = \frac{9 \sqrt{14}}{27} = \frac{\sqrt{14}}{3}

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