그림과 같이 원점 O로부터의 거리가 1인 점 P에 대하여 선분 OP가 x축의 양의 방향과 이루는 각의 크기를 θ(4π<θ<2π)라 하자. 점 P에서 직선 y=x에 내린 수선의 발을 Q라 하고, 선분 PQ의 중점을 M이라 하자. 점 M의 y좌표가 최대일 때, tanθ의 값은? [4점]
θ
①2②37③38④3⑤310
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④
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해설
[출제의도] 삼각함수의 덧셈정리를 활용하여 문제해결하기 점 P의 좌표는 (cosθ,sinθ)
직선 y=x가 x축과 이루는 각의 크기는 4π∠POQ=θ−4π이므로 직각삼각형 OQP에서
OQ=cos(θ−4π)Q(OQcos4π,OQsin4π)Q(cos(θ−4π)cos4π,cos(θ−4π)sin4π)이므로 점 M의 y좌표는
21{sinθ+cos(θ−4π)sin4π}=21{sinθ+(22cosθ+22sinθ)×22}=21(23sinθ+21cosθ)=21×210sin(θ+α)(단, sinα=101, cosα=103)sin(θ+α)=1, 즉 θ=2π−α일 때 점 M의 y좌표는 최댓값을 갖는다.
따라서 tanθ=tan(2π−α)=cotα=sinαcosα=3