대수삼각함수수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

코사인 그래프 사각형

문제

양수 aa에 대하여 닫힌구간 [0,2a]\left[ 0 , 2 a \right]에서 정의된 함수 f(x)=cosπxa\displaystyle f \left( x \right) = \cos \frac{\pi x}{a}가 있다. 함수 y=f(x)y = f \left( x \right)의 그래프가 직선 y=12\displaystyle y = \frac{1}{2}과 만나는 두 점을 각각 A{\mathrm{A}}, B{\mathrm{B}}라 하고, 함수 y=f(x)y = f \left( x \right)의 그래프가 직선 y=12\displaystyle y = - \frac{1}{2}과 만나는 두 점을 각각 C{\mathrm{C}}, D{\mathrm{D}}라 하자. 사각형 ACDB{\mathrm{ACDB}}의 넓이가 32\displaystyle \frac{3}{2}일 때, a×AB\displaystyle a \times {\overline{\mathrm{AB}}}의 값은? (단, 점 A{\mathrm{A}}xx좌표는 점 B{\mathrm{B}}xx좌표보다 작고, 점 C{\mathrm{C}}xx좌표는 점 D{\mathrm{D}}xx좌표보다 작다.) [4점] 33196\displaystyle \frac{19}{6}103\displaystyle \frac{10}{3}72\displaystyle \frac{7}{2}113\displaystyle \frac{11}{3}

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해설

함수 y=cosπxa\displaystyle y = \cos \frac{\pi x}{a}의 주기는 2ππa=2a\displaystyle \frac{2 \pi}{\frac{\pi}{a}} = 2 a 0x2a0 \leq x \leq 2 a에서 cosπxa=12\displaystyle \cos \frac{\pi x}{a} = \frac{1}{2} πxa=π3\displaystyle \frac{\pi x}{a} = \frac{\pi}{3} 또는 πxa=5π3\displaystyle \frac{\pi x}{a} = \frac{5 \pi}{3}이므로 x=a3\displaystyle x = \frac{a}{3} 또는 x=53a\displaystyle x = \frac{5}{3} aA{\mathrm{A}}의 좌표는 (a3,12)\displaystyle \left( \frac{a}{3} , \frac{1}{2} \right)B{\mathrm{B}}의 좌표는 (53a,12)\displaystyle \left( \frac{5}{3} a , \frac{1}{2} \right) 0x2a0 \leq x \leq 2 a에서 cosπxa=12\displaystyle \cos \frac{\pi x}{a} = - \frac{1}{2} πxa=2π3\displaystyle \frac{\pi x}{a} = \frac{2 \pi}{3} 또는 πxa=4π3\displaystyle \frac{\pi x}{a} = \frac{4 \pi}{3}이므로 x=23a\displaystyle x = \frac{2}{3} a 또는 x=43a\displaystyle x = \frac{4}{3} aC{\mathrm{C}}의 좌표는 (23a,12)\displaystyle \left( \frac{2}{3} a , - \frac{1}{2} \right)D{\mathrm{D}}의 좌표는 (43a,12)\displaystyle \left( \frac{4}{3} a , - \frac{1}{2} \right) AB=43a\displaystyle {\overline{\mathrm{AB}}} = \frac{4}{3} a, CD=23a\displaystyle {\overline{\mathrm{CD}}} = \frac{2}{3} a 사각형 ACDB{\mathrm{ACDB}}는 사다리꼴이므로 사각형 ACDB{\mathrm{ACDB}}의 넓이는 12×(43a+23a)×1=a=32\displaystyle \frac{1}{2} \times \left( \frac{4}{3} a + \frac{2}{3} a \right) \times 1 = a = \frac{3}{2} AB=43a=2\displaystyle {\overline{\mathrm{AB}}} = \frac{4}{3} a = 2 따라서 a×AB=32×2=3\displaystyle a \times {\overline{\mathrm{AB}}} = \frac{3}{2} \times 2 = 3

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