기하공간도형과 공간좌표수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

직육면체 수선 길이

문제

그림과 같이 AB=4\displaystyle {\overline{\mathrm{AB}}} = 4, AD=3\displaystyle {\overline{\mathrm{AD}}} = 3, AE=2\displaystyle {\overline{\mathrm{AE}}} = 2인 직육면체 ABCDEFGH{\mathrm{ABCD}} - {\mathrm{EFGH}} 에서 선분 GH{\mathrm{GH}}의 중점을 M{\mathrm{M}}이라 하자. 점 A{\mathrm{A}}에서 선분 FM{\mathrm{FM}}에 내린 수선의 발을 I{\mathrm{I}}라 할 때, 선분 AI{\mathrm{AI}}의 길이는? [3점]

121313\displaystyle \frac{12 \sqrt{13}}{13}13\displaystyle \sqrt{13}141313\displaystyle \frac{14 \sqrt{13}}{13}151313\displaystyle \frac{15 \sqrt{13}}{13}161313\displaystyle \frac{16 \sqrt{13}}{13}

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해설

AE\displaystyle \overline{{\mathrm{AE}}} \perp(평면 EFGH\mathrm{EFGH}), AIFM\displaystyle \overline{{\mathrm{AI}}} \perp \overline{{\mathrm{FM}}}이므로 삼수선의 정리에 의하여 EIFM\displaystyle \overline{{\mathrm{EI}}} \perp \overline{{\mathrm{FM}}}

삼각형 EFM\mathrm{EFM}의 넓이에서 EF×FG=FM×EI\displaystyle \overline{{\mathrm{EF}}} \times \overline{{\mathrm{FG}}} = \overline{{\mathrm{FM}}} \times \overline{{\mathrm{EI}}} 이때 FM=32+22=13\displaystyle \mathrm{\overline{FM}} = \sqrt{3 ^{2} + 2 ^{2}} = \sqrt{13}이므로 4×3=13×EI\displaystyle 4 \times 3 = \sqrt{13} \times \mathrm{\overline{EI}} \therefore EI=121313\displaystyle \mathrm{\overline{EI}} = \frac{12 \sqrt{13}}{13} 따라서 직각삼각형 EAI{\mathrm{EAI}}에서 AI\displaystyle \mathrm{\overline{AI}}=AE2+EI2\displaystyle = \sqrt{\mathrm{\overline{AE}} ^{2} + \mathrm{\overline{EI}} ^{2}}=22+(121313)2\displaystyle = \sqrt{2 ^{2} + \left( \frac{12 \sqrt{13}}{13} \right) ^{2}} =141313\displaystyle = \frac{14 \sqrt{13}}{13}

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