대수지수함수와 로그함수수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

로그함수와 삼각형 넓이

문제

그림과 같이 세 상수 a(a>1)a \left( a > 1 \right), kk, tt에 대하여 두 곡선 y=logaxy = \log _{a} x, y=2logax+ky = - 2 \log _{a} x + k가 만나는 점을 A{\mathrm{A}}라 하고, 직선 x=tx = t가 두 곡선 y=logaxy = \log _{a} x, y=2logax+ky = - 2 \log _{a} x + k와 만나는 점을 각각 B{\mathrm{B}}, C{\mathrm{C}}라 하자. 직선 AB{\mathrm{AB}}가 원점 O{\mathrm{O}}를 지나고 두 삼각형 OCA{\mathrm{OCA}}, ACB{\mathrm{ACB}}의 넓이가 22로 같을 때, a×k×ta \times k \times t의 값은? (단, k>0k > 0이고, tt는 점 A{\mathrm{A}}xx좌표보다 크다.) [4점]

82\displaystyle 8 \sqrt{2}1616162\displaystyle 16 \sqrt{2}2424242\displaystyle 24 \sqrt{2}

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해설

두 삼각형 OCA{\mathrm{OCA}}, ACB{\mathrm{ACB}}의 넓이가 같으므로 OA=AB\displaystyle {\overline{\mathrm{OA}}} = {\overline{\mathrm{AB}}}이다. 점 A{\mathrm{A}}는 선분 OB{\mathrm{OB}}의 중점이고 점 B{\mathrm{B}}xx좌표가 tt이므로 점 A{\mathrm{A}}xx좌표는 t2\displaystyle \frac{t}{2}이다. 직선 AB{\mathrm{AB}}는 점 O{\mathrm{O}}를 지나므로 두 직선 OA{\mathrm{OA}}, OB{\mathrm{OB}}의 기울기가 같다. 그러므로 logat20t20=logat0t0\displaystyle \frac{\log _{a} \frac{t}{2} - 0}{\frac{t}{2} - 0} = \frac{\log _{a} t - 0}{t - 0}에서 logat=loga4\log _{a} t = \log _{a} 4, t=4t = 4A{\mathrm{A}}는 두 곡선 y=logaxy = \log _{a} x, y=2logax+ky = - 2 \log _{a} x + k가 만나는 점이므로 loga2=2loga2+k\log _{a} 2 = - 2 \log _{a} 2 + k에서 k=3loga2k = 3 \log _{a} 2B{\mathrm{B}}의 좌표는 (4,2loga2)\left( 4 , 2 \log _{a} 2 \right), 점 C{\mathrm{C}}의 좌표는 (4,loga2)\left( 4 , - \log _{a} 2 \right)에서 BC=2loga2(loga2)=3loga2\displaystyle {\overline{\mathrm{BC}}} = 2 \log _{a} 2 - \left( - \log _{a} 2 \right) = 3 \log _{a} 2 삼각형 ACB{\mathrm{ACB}}의 넓이가 22이므로 12×BC×2=3loga2=2\displaystyle \frac{1}{2} \times {\overline{\mathrm{BC}}} \times 2 = 3 \log _{a} 2 = 2에서 a=22\displaystyle a = 2 \sqrt{2}, k=2k = 2 따라서 a×k×t=22×2×4=162\displaystyle a \times k \times t = 2 \sqrt{2} \times 2 \times 4 = 16 \sqrt{2}

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