공통수학1다항식의 연산수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

세 원 반지름 곱의 합

문제

그림과 같이 반지름의 길이가 88인 원 O\mathrm{O}의 내부에 반지름의 길이가 각각 r1r _{1}, r2r _{2}, r3r _{3}인 세 원 O1\mathrm{O} _{1}, O2\mathrm{O} _{2}, O3\mathrm{O} _{3}이 있다. 네 원 O\mathrm{O}, O1\mathrm{O} _{1}, O2\mathrm{O} _{2}, O3\mathrm{O} _{3}의 중심이 한 직선 위에 있고 원 O1\mathrm{O} _{1}, O3\mathrm{O} _{3}은 각각 원 O\mathrm{O}와 내접하며 원 O2\mathrm{O} _{2}는 원 O1\mathrm{O} _{1}, O3\mathrm{O} _{3}과 동시에 외접한다. 원 O1\mathrm{O} _{1}, O2\mathrm{O} _{2}, O3\mathrm{O} _{3}의 넓이의 합이 어두운 부분의 넓이와 같을 때, r1r2+r2r3+r3r1r _{1} r _{2} + r _{2} r _{3} + r _{3} r _{1}의 값을 구하시오. (단, 원 O1\mathrm{O} _{1}, O2\mathrm{O} _{2}, O3\mathrm{O} _{3}의 중심의 위치는 서로 다르다.) [4점]

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해설

[출제의도] 다항식의 곱셈을 이용하여 수학내적문제 해결하기 r1+r2+r3=8r _{1} + r _{2} + r _{3} = 8이고, 어두운 부분과 원 O1\mathrm{O} _{1}, O2\mathrm{O} _{2}, O3\mathrm{O} _{3}의 넓이의 합이 같으므로 원 O1\mathrm{O} _{1}, O2\mathrm{O} _{2}, O3\mathrm{O} _{3}의 넓이의 합은 원 O\mathrm{O}의 넓이의 12\displaystyle \frac{1}{2}이다. 즉, πr12+πr22+πr32=12×64π\displaystyle \pi r _{1} ^{2} + \pi r _{2} ^{2} + \pi r _{3} ^{2} = \frac{1}{2} \times 64 \pi이다. r12+r22+r32=32\therefore r _{1} ^{2} + r _{2} ^{2} + r _{3} ^{2} = 32 r1r2+r2r3+r3r1r _{1} r _{2} + r _{2} r _{3} + r _{3} r _{1} =12{(r1+r2+r3)2(r12+r22+r32)}\displaystyle = \frac{1}{2} \left\{ \left( r _{1} + r _{2} + r _{3} \right) ^{2} - \left( r _{1} ^{2} + r _{2} ^{2} + r _{3} ^{2} \right) \right\} =12(6432)=16\displaystyle = \frac{1}{2} \left( 64 - 32 \right) = 16

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