공통수학1이차방정식과 이차함수수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

오벨리스크 최대 부피

문제

고대 이집트의 태양신을 상징하는 어느 오벨리스크는 사각뿔 모양의 돌이다. [그림 11]과 같이 높이가 1010m\mathrm{m}인 삼각기둥 ABCDEF\mathrm{ABC} - DEF 모양의 돌을 이용하여 [그림 22]와 같이 밑면이 직사각형인 사각뿔 모양의 오벨리스크를 만들려고 한다. 삼각기둥 ABCDEF\mathrm{ABC} - DEF 모양의 돌은 모서리 EF\mathrm{EF}의 길이가 66m\mathrm{m}, 꼭짓점 D\mathrm{D}에서 모서리 EF\mathrm{EF}에 내린 수선의 발과 꼭짓점 D\mathrm{D} 사이의 거리가 44m\mathrm{m}이다. 모서리 EF\mathrm{EF} 위의 두 점 G\mathrm{G}, H\mathrm{H}와 두 모서리 FD\mathrm{FD}, DE\mathrm{DE} 위의 각각의 점 I\mathrm{I}, J\mathrm{J}가 직사각형 GHIJ\mathrm{GHIJ}의 네 꼭짓점이 될 때, 높이가 1010m\mathrm{m}이고 직사각형 GHIJ\mathrm{GHIJ}를 밑면으로 하는 부피가 최대인 사각뿔 모양의 오벨리스크의 부피는 VVm3\mathrm{m} ^{3}이다. VV의 값을 구하시오. (단, 각 면에 있는 무늬는 무시한다.) [4점]

A\mathrm{A} B\mathrm{B} C\mathrm{C} D\mathrm{D} E\mathrm{E} F\mathrm{F}
[그림 11][그림 22]
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20

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해설

[출제의도] 이차함수의 최댓값을 이용하여 수학 외적 문제 해결하기

두 변 JG\mathrm{JG}, JI\mathrm{JI}의 길이를 각각 xx(m\mathrm{m}), yy(m\mathrm{m})라 할 때 삼각형 DJI\mathrm{DJI}와 삼각형 DEF\mathrm{DEF}는 닮음이므로 (4x):4=y:6( 4 - x ) : 4 = y : 6 4y=6(4x)4 y = 6 ( 4 - x ) y=632x\displaystyle y = 6 - \frac{3}{2} x 오벨리스크의 부피는 13×10×x×y\displaystyle \frac{1}{3} \times 10 \times x \times y=20x5x2= 20 x - 5 x ^{2}=5(x2)2+20= - 5 ( x - 2 ) ^{2} + 20 (0<x<40 < x < 4) x=2x = 2일 때 최대 부피는 2020(m3\mathrm{m} ^{3}) 따라서 V=20V = 20

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