대수지수함수와 로그함수수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

지수곡선과 삼각형

문제

그림과 같이 두 곡선 y=2x3+1y = 2 ^{x - 3} + 1y=2x12y = 2 ^{x - 1} - 2가 만나는 점을 A\mathrm{A}라 하자. 상수 kk에 대하여 직선 y=x+ky = - x + k가 두 곡선 y=2x3+1y = 2 ^{x - 3} + 1, y=2x12y = 2 ^{x - 1} - 2와 만나는 점을 각각 B,C\mathrm{B} , C라 할 때, 선분 BC\mathrm{BC}의 길이는 2\displaystyle \sqrt{2}이다. 삼각형 ABC\mathrm{ABC}의 넓이는? (단, 점 B\mathrm{B}좌표는 점 A\mathrm{A}xx좌표보다 크다.) [4점]

2294\displaystyle \frac{9}{4}52\displaystyle \frac{5}{2}114\displaystyle \frac{11}{4}33

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해설

A\mathrm{A}는 두 곡선 y=2x3+1y = 2 ^{x - 3} + 1y=2x12y = 2 ^{x - 1} - 2가 만나는 점이므로 2x3+12 ^{x - 3} + 1=2x12= 2 ^{x - 1} - 2, 3×2x3=33 \times 2 ^{x - 3} = 3에서 x=3x = 3 그러므로 점 A\mathrm{A}의 좌표는 A(3,2)\mathrm{A} ( 3 , 2 )B\mathrm{B}의 좌표는 B(a,2a3+1)\mathrm{B} ( \mathit{a} , 2 ^{a - 3} + 1 ) 두 점 B,C\mathrm{B} , C의 기울기가 1- 1인 직선 위의 점이고 BC=2\displaystyle \mathrm{\overline{BC}} = \sqrt{2}이므로 점 C\mathrm{C}의 좌표는 C(a1,2a3+2)\mathrm{C} ( \mathit{a} - 1 , 2 ^{a - 3} + 2 )C\mathrm{C}는 곡선 y=2x12y = 2 ^{x - 1} - 2 위의 점이므로 2a3+2=2a222 ^{a - 3} + 2 = 2 ^{a - 2} - 2, 2a3=42 ^{a - 3} = 4에서 a=5a = 5B(5,5)\mathrm{B} ( 5 , 5 )는 직선 y=x+ky = - x + k 위의 점이므로 k=10k = 10A(3,2)\mathrm{A} ( 3 , 2 )와 직선 y=x+10y = - x + 10 사이의 거리는 3+21012+12=52\displaystyle \frac{\left| 3 + 2 - 10 \right|}{\sqrt{1 ^{2} + 1 ^{2}}} = \frac{5}{\sqrt{2}} 따라서 삼각형 ABC\mathrm{ABC}의 넓이는 12×2×52=52\displaystyle \frac{1}{2} \times \sqrt{2} \times \frac{5}{\sqrt{2}} = \frac{5}{2}

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