기하이차곡선수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

포물선과 타원 초점

문제

그림과 같이 포물선 y2y ^{2}=16x= 16 x의 초점을 F\mathrm{F}라 하자. 점 F\mathrm{F}를 한 초점으로 하고 점 A(2,0)\mathrm{A} \mathit{\left( - 2 , 0 \right)}을 지나며 다른 초점 F\mathrm{F}'이 선분 AF\mathrm{AF} 위에 있는 타원 EE가 있다. 포물선 y2y ^{2}=16x= 16 x가 타원 EE와 제11사분면에서 만나는 점을 B\mathrm{B}라 하자. BF\displaystyle {\overline{\mathrm{BF}}}=215\displaystyle = \frac{21}{5}일 때, 타원 EE의 장축의 길이는 kk이다. 10k10 k의 값을 구하시오. [4점]

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해설

y2=16xy ^{2} = 16 x의 초점 F(4,0)\mathrm{F} ( 4 , 0 )이고, 준선의 방정식은 x=4x = - 4이다. 점 A(2,0)\mathrm{A} ( - 2 , 0 )을 지나고 초점이 선분 AF\mathrm{AF} 위에 있으므로 점 A\mathrm{A}는 꼭짓점이다. 타원과 포물선의 교점 B\mathrm{B}에서 준선에 내린 수선의 발을 H\mathrm{H}라 하면 BH=BF\displaystyle \overline{\mathrm{BH}} = \overline{\mathrm{BF}}이다. 그러므로 점 B\mathrm{B}xx좌표는 4+215=15\displaystyle - 4 + \frac{21}{5} = \frac{1}{5}이다. 그러므로 점 B(15,45)\displaystyle \mathrm{B} \left( \frac{1}{5} , \frac{4}{\sqrt{5}} \right) 중심의 좌표를 (a,0)( a , 0 )이라 하면 F(4,0)\mathrm{F} ( 4 , 0 )이고 중심에서 거리가 4a4 - a이므로 F(2a4,0)\mathrm{F}' ( 2 \mathit{a} - 4 , 0 ), BF+BF\displaystyle \overline{\mathrm{BF}'} + \overline{\mathrm{BF}}가 장축의 길이이므로 장축의 길이는 (a+2)×2( a + 2 ) \times 2이다. \therefore BF=2a+4215=2a15\displaystyle \overline{\mathrm{BF}'} = 2 \mathit{a} + 4 - \frac{21}{5} = 2 a - \frac{1}{5} (2a415)2+(45)2=2a15\displaystyle \sqrt{\left( 2 a - 4 - \frac{1}{5} \right) ^{2} + \left( \frac{4}{\sqrt{5}} \right) ^{2}} = 2 a - \frac{1}{5} (2a215)2+165=4a245a+125\displaystyle \left( 2 a - \frac{21}{5} \right) ^{2} + \frac{16}{5} = 4 a ^{2} - \frac{4}{5} a + \frac{1}{25} 4a2845a+44125+8025=4a245a+125\displaystyle 4 a ^{2} - \frac{84}{5} a + \frac{441}{25} + \frac{80}{25} = 4 a ^{2} - \frac{4}{5} a + \frac{1}{25} 52025=16a\displaystyle \frac{520}{25} = 16 a a=1310\displaystyle \therefore a = \frac{13}{10} 10k=20a+40=26+40=66\therefore 10 k = 20 a + 40 = 26 + 40 = 66

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