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

평면 운동 보기

문제

좌표평면 위를 움직이는 점 P\mathrm{P}의 시각 t(0t2π)t ( 0 \leq t \leq 2 \pi )에서의 위치 (x,y)( x , y )x=t+2costx = t + 2 \cos t, y=3sint\displaystyle y = \sqrt{3} \sin t 일 때, <보기>에서 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? [4점]

<보 기>
ㄱ. t=π2\displaystyle t = \frac{\pi}{2}일 때, 점 P\mathrm{P}의 속도는 (1,0)( - 1 , 0 )이다. ㄴ. 점 P\mathrm{P}의 속도의 크기의 최솟값은 11이다. ㄷ. 점 P\mathrm{P}t=πt = \pi에서 t=2πt = 2 \pi까지 움직인 거리는 2π+22 \pi + 2이다.

ㄱ, ㄴㄴ, ㄷㄱ, ㄴ, ㄷ

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해설

[출제의도] 평면운동의 성질 추론하기 점 P\mathrm{P}의 속도 v\vec{v}v=(12sint,3cost)\displaystyle \vec{v} = ( 1 - 2 \sin t , \sqrt{3} \mathrm{\cos} \mathit{t} ) ㄱ. t=π2\displaystyle t = \frac{\pi}{2}일 때, 점 P\mathrm{P}의 속도는 (1,0)( - 1 , 0 )이다.(참) ㄴ. 속도의 크기 v\left| \vec{v} \right|v\left| \vec{v} \right|=sin2t4sint+4\displaystyle = \sqrt{\sin ^{2} t - 4 \sin t + 4}=(sint2)2\displaystyle = \sqrt{\left( \sin t - 2 \right) ^{2}}=sint2=2sint= \left| \sin t - 2 \right| = 2 - \sin t t=π2\displaystyle t = \frac{\pi}{2}일 때, v\left| \vec{v} \right|의 최솟값은 11이다.(참) ㄷ. 점 P\mathrm{P}t=πt = \pi에서 t=2πt = 2 \pi까지 움직인 거리는 π2πvdt\displaystyle \int _{\pi} ^{2 \pi} {\left| \vec{v} \right| dt}=π2π(2sint)dt\displaystyle = \int _{\pi} ^{2 \pi} {\left( 2 - \sin t \right) dt} =[2t+cost]π2π= \left[ 2 t + \cos t \right] _{\pi} ^{2 \pi}=2π+2= 2 \pi + 2(참) 따라서 옳은 것은 ㄱ, ㄴ, ㄷ

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