기하평면벡터수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

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문제

좌표평면에서 원점 OO가 중심이고 반지름의 길이가 11인 원 위의 세 점 A1,A2,A3A _{1} , A _{2} , A _{3}에 대하여 OX1\mathrm{|} {\vec{OX}} | \leq 1이고 OXOAk0(k=1,2,3)\mathrm{\vec{OX} \cdot \vec{OA _{\mathit{k}}} \geq 0 ( \mathit{k} = 1 , 2 , 3 )} 을 만족시키는 모든 점 X\mathrm{X}의 집합이 나타내는 도형을 DD라 하자. <보기>에서 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? [4점]

<보 기>
ㄱ. OA1=OA2=OA3\mathrm{\vec{OA _{1}} = \vec{OA _{2}} = \vec{OA _{3}}}이면 DD의 넓이는 π2\displaystyle \frac{\pi}{2}이다. ㄴ. OA2=OA1\mathrm{\vec{OA} _{2} = - \vec{OA} _{1}}이고 OA3=OA1\mathrm{\vec{OA _{3}} = \vec{OA _{1}}}이면 DD는 길이가 2인 선분이다. ㄷ. OA1OA2=0\mathrm{\vec{OA} _{1} \cdot \vec{OA} _{2} = 0}인 경우에, DD의 넓이가 π4\displaystyle \frac{\pi}{4}이면 점 A3\mathrm{A _{3}}DD에 포함되어 있다.

ㄱ, ㄴㄴ, ㄷㄱ, ㄴ, ㄷ

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해설

OX1\left| \vec{\mathrm{OX}} \right| \leq 1, OXOAk0\vec{\mathrm{OX}} \cdot \vec{\mathrm{O} \mathrm{A} \mathit{\mathrm{_{\mathit{k}}}}} \geq 0이므로 XOAkπ2\displaystyle \angle \mathrm{XO} \mathrm{A} \mathit{\mathrm{_{\mathit{k}}}} \leq \frac{\pi}{2}이다. 점 X\mathrm{X}(x,y)\left( x , y \right)라 하고, OA1=(1,0)\vec{\mathrm{OA} _{1}} = \left( 1 , 0 \right)이라 해도 일반성을 잃지 않는다. (단, x2+y21x ^{2} + y ^{2} \leq 1) ㄱ. OA1=OA2=OA3=(1,0)\vec{\mathrm{OA} _{1}} = \vec{\mathrm{OA} _{2}} = \vec{\mathrm{OA} _{3}} = \left( 1 , 0 \right)이므로 OXOAk=x0\vec{\mathrm{OX}} \cdot \vec{\mathrm{O} \mathrm{A} \mathit{\mathrm{_{\mathit{k}}}}} = x \geq 0이다. DD 영역의 넓이는 π2\displaystyle \frac{\pi}{2}이다. (x2+y21,x0)\left( x ^{2} + y ^{2} \leq 1 , x \geq 0 \right)(참) ㄴ. OA1=(1,0)\vec{\mathrm{OA} _{1}} = \left( 1 , 0 \right)이라 하면 OA3=(1,0)\vec{\mathrm{OA} _{3}} = \left( 1 , 0 \right)이고 OA2=(1,0)\vec{\mathrm{OA} _{2}} = \left( \mathit{-} 1 , 0 \right)이다. 1) OXOA1=x0\vec{\mathrm{OX}} \cdot \vec{\mathrm{OA} _{1}} = x \geq 0 2) OXOA2=x0\vec{\mathrm{OX}} \cdot \vec{\mathrm{OA} _{2}} = - x \geq 0 \leftrightarrow x0x \leq 0 3) OXOA3=x0\vec{\mathrm{OX}} \cdot \vec{\mathrm{OA} _{3}} = x \geq 0 x0,x0,x2+y21x \geq 0 , x \leq 0 , x ^{2} + y ^{2} \leq 1이므로 DD의 길이는 22 이다. (참) ㄷ. OA1OA2=0\vec{\mathrm{OA} _{1}} \cdot \vec{\mathrm{OA} _{2}} = 0이려면 OA=(1,0)\vec{\mathrm{OA}} = \left( 1 , 0 \right)일 때 A2\mathrm{A} _{2}의 좌표가 (0,1)\left( 0 , 1 \right) 또는 (0,1)\left( 0 , - 1 \right)이다. OXOA1=x0\vec{\mathrm{OX}} \cdot \vec{\mathrm{OA} _{1}} = x \geq 0, OXOA2=y0\vec{\mathrm{OX}} \cdot \vec{\mathrm{OA} _{2}} = y \geq 0을 만족하는 DD의 넓이가 π4\displaystyle \frac{\pi}{4}이면 A3\mathrm{A} _{3}xx좌표와 yy좌표가 x2+y21x ^{2} + y ^{2} \leq 1이고, x0,y0x \geq 0 , y \geq 0A3\mathrm{A _{3}}이 존재 한다. (참) 따라서 옳은 것은 ㄱ, ㄴ, ㄷ 이다.

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