대수삼각함수의 활용수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

외접원 반지름 비

문제

그림과 같이 AC>27\displaystyle \overline{{\mathrm{AC}}} > 2 \sqrt{7}인 삼각형 ABC{\mathrm{ABC}}에 대하여 선분 AC{\mathrm{AC}} 위의 점 D{\mathrm{D}}CD=27\displaystyle \overline{{\mathrm{CD}}} = 2 \sqrt{7}, cos(BDA)=74\displaystyle \cos ( \angle {\mathrm{BDA}} \mathit{)} = \frac{\sqrt{7}}{4}을 만족시킨다. 삼각형 ABC{\mathrm{ABC}}와 삼각형 ABD{\mathrm{ABD}}의 외접원의 반지름의 길이를 각각 R1R _{1}, R2R _{2}라 하자. R1:R2=4:3R _{1} : R _{2} = 4 : 3일 때, BC+BD\displaystyle \overline{{\mathrm{BC}}} + \overline{{\mathrm{BD}}}의 값을 구하시오. [4점]

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28

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해설

삼각형 ABC{\mathrm{ABC}}에서 사인법칙에 의하여 BCsinA=2R1\displaystyle \frac{{\overline{\mathrm{BC}}}}{\sin A} = 2 R _{1}, R1=BC2sinA\displaystyle R _{1} = \frac{{\overline{\mathrm{BC}}}}{2 \sin A} 삼각형 ABD\mathrm{ABD}에서 사인법칙에 의하여 BDsinA=2R2\displaystyle \frac{{\overline{\mathrm{BD}}}}{\sin A} = 2 R _{2}, R2=BD2sinA\displaystyle R _{2} = \frac{{\overline{\mathrm{BD}}}}{2 \sin A} R1:R2=4:3R _{1} : R _{2} = 4 : 3이므로 BC2sinA:BD2sinA=4:3\displaystyle \frac{{\overline{\mathrm{BC}}}}{2 \sin A} : \frac{{\overline{\mathrm{BD}}}}{2 \sin A} = 4 : 3, 즉 BC:BD=4:3\displaystyle {\overline{\mathrm{BC}}} : {\overline{\mathrm{BD}}} = 4 : 3 BC=4k\displaystyle \overline{{\mathrm{BC}}} = 4 k, BD=3k(k>0)\displaystyle {\overline{\mathrm{BD}}} = 3 k \left( k > 0 \right)이라 하면 삼각형 BCD{\mathrm{BCD}}에서 코사인법칙에 의하여 cos(CDB)=(27)2+(3k)2(4k)22×27×3k=7k2+28127k\displaystyle \cos \left( \angle \mathrm{CDB} \right) = \frac{\left( 2 \sqrt{7} \right) ^{2} + \left( 3 k \right) ^{2} - \left( 4 k \right) ^{2}}{2 \times 2 \sqrt{7} \times 3 k} = \frac{- 7 k ^{2} + 28}{12 \sqrt{7} k}col{\mathrm{col}}cos(CDB)\cos ( \angle {\mathrm{CDB}} \mathit{)}=cos(πBDA)= \cos \left( \pi - \angle \mathrm{BDA} \right) =cos(BDA)=74\displaystyle = - \cos \left( \angle \mathrm{BDA} \right) = - \frac{\sqrt{7}}{4} 이므로 7k2+28127k=74\displaystyle \frac{- 7 k ^{2} + 28}{12 \sqrt{7} k} = - \frac{\sqrt{7}}{4}, 7k221k28=7(k+1)(k4)=07 k ^{2} - 21 k - 28 = 7 \left( k + 1 \right) \left( k - 4 \right) = 0 k>0k > 0이므로 k=4k = 4 따라서 BC+BD=4k+3k=28\displaystyle \overline{{\mathrm{BC}}} + \overline{{\mathrm{BD}}} = 4 k + 3 k = 28

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