공통수학2도형의 이동AI심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

평행이동한 원이 직선과 만날 조건

문제

그림과 같이 좌표평면에 원 C:x2+y2=4C : x ^{2} + y ^{2} = 4와 직선 l:3x4y+5=0l : 3 x - 4 y + 5 = 0이 있다. 원 CCxx축의 방향으로 tt만큼 평행이동한 원이 직선 ll과 만나도록 하는 정수 tt의 개수를 구하시오. [4점]

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해설

C:x2+y2=4C : x ^{2} + y ^{2} = 4xx축의 방향으로 tt만큼 평행이동한 원의 방정식은 (xt)2+y2=4\left( x - t \right) ^{2} + y ^{2} = 4 이므로 중심은 (t,0)\left( t , 0 \right), 반지름의 길이는 22이다. 이 원이 직선 3x4y+5=03 x - 4 y + 5 = 0과 만나려면 (중심과 직선 사이의 거리) \leq (반지름의 길이) 이어야 하므로 3t+532+(4)22\displaystyle \frac{\left| 3 t + 5 \right|}{\sqrt{3 ^{2} + \left( - 4 \right) ^{2}}} \leq 2 3t+552\displaystyle \frac{\left| 3 t + 5 \right|}{5} \leq 2에서 3t+510\left| 3 t + 5 \right| \leq 10 103t+510- 10 \leq 3 t + 5 \leq 10이므로 153t5- 15 \leq 3 t \leq 55t53\displaystyle - 5 \leq t \leq \frac{5}{3} 따라서 정수 tt5,4,3,2,1,0,1- 5 , - 4 , - 3 , - 2 , - 1 , 0 , 177개이다. (t=5t = - 5이면 중심 (5,0)\left( - 5 , 0 \right)과 직선 사이의 거리가 105=2\displaystyle \frac{10}{5} = 2로 접하고, t=2t = 2이면 그 거리가 115>2\displaystyle \frac{11}{5} > 2이므로 만나지 않는다.)

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