대수삼각함수수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

삼각함수 식의 최솟값

문제

0θ2π0 \leq \theta \leq 2 \pi일 때, 13+4sin2θ+13+4cos2θ\displaystyle \frac{1}{3 + 4 \sin ^{2} \theta} + \frac{1}{3 + 4 \cos ^{2} \theta}의 최솟값은? [3점] 12\displaystyle \frac{1}{2}25\displaystyle \frac{2}{5}310\displaystyle \frac{3}{10}15\displaystyle \frac{1}{5}110\displaystyle \frac{1}{10}

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해설

f(0)=13+4sin2θ+13+4cos2θ\displaystyle f ( 0 ) = \frac{1}{3 + 4 \sin ^{2} \theta} + \frac{1}{3 + 4 \cos ^{2} \theta} =13+41cos2θ2+13+41+cos2θ2\displaystyle = \frac{1}{3 + 4 \frac{1 - \cos 2 \theta}{2}} + \frac{1}{3 + 4 \frac{1 + \cos 2 \theta}{2}} =152cos2θ+15+2cos2θ\displaystyle = \frac{1}{5 - 2 \cos 2 \theta} + \frac{1}{5 + 2 \cos 2 \theta}=10254cos22θ\displaystyle = \frac{10}{25 - 4 \cos ^{2} 2 \theta} 그러므로 f(θ)f ( \theta )의 최솟값은 (분모)=254cos22θ= 25 - 4 \cos ^{2} 2 \theta가 최대일 때이다. 따라서, cos22θ=0\cos ^{2} 2 \theta = 0일 때 분모는 최대이므로 f(θ)f ( \theta )의 최솟값은 1025=25\displaystyle \frac{10}{25} = \frac{2}{5}이다.

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