포물선 y=x(x+1)위에 점 A(−1,0)이 있다. 점 P가 점 A에서 포물선을 따라 원점 O로 한없이 가까이 갈 때, ∠APO의 크기의 극한값은? [3점]
①90∘②120∘③135∘④150∘⑤180∘
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③
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해설
점 P에서 x축에 내린 수선의 발을 H,
∠PAH=α,∠POH=β,∠APO=θ라 하면
α+β+θ=π
점 P를 (t,t(t+1))라 두면 점 H는 (t,0)
ㄱ) tanα=AHPH=t+1t(t+1)=∣t∣t→0limtanα=0 , ∴t→0limα=0
ㄴ) tanβ=OHPH=−tt(t+1)=∣t+1∣t→0limtanα=1 , ∴t→0limβ=4π
ㄱ)ㄴ)에서
t→0limθ=t→0lim(π−α−β)=π−0−4π=43π=135∘
[별해]
점 P의 좌표를 P(a,a2+a),∠APO=θ라 하면
AP=(a+1)2+(a2+a)2=(a+1)1+a2OP=a2+(a2+a)2=−a2+2a+a2
(단, −1<a<0)
∴cosθ=2(a+1)1+a2(−a)2+2a+a2(a+1)2(1+a2)+a2(2+2a+a2)−1=−2a(a+1)1+a22+2a+a22a(a3+2a2+3a+1)
이고 P→0일 때 a→0a→0limcosθ=−21에서 θ=135∘