좌표평면에서 원점을 중심으로 하고 반지름의 길이가 2인 원 C와 두 점 A(2,0), B(0,−2)가 있다. 원 C 위에 있고 x좌표가 음수인 점 P에 대하여 ∠PAB=θ라 하자.
점 Q(0,2cosθ)에서 직선 BP에 내린 수선의 발을 R라 하고, 두 점 P와 R 사이의 거리를 f(θ)라 할 때, ∫6π3πf(θ)dθ의 값은?
[4점]
①223−3②3−1③233−3④223−1⑤243−3
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①
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해설
[출제의도] 삼각함수의 적분법과 부분적분법을 이용하여 정적분의 값을 구할 수 있는가?
QB=2+2cosθ=2(1+cosθ)이고 직각삼각형 QRB에서 ∠QBR=2π−θ이므로
BR=QB×cos(2π−θ)=2(1+cosθ)sinθ
삼각형 APB의 외접원의 반지름의 길이가 2이므로 사인법칙에 의해
sinθBP=2×2이므로 BP=4sinθ
따라서 f(θ)=BP−BR=4sinθ−2(1+cosθ)sinθ=2sinθ−2cosθsinθ이므로
∫6π3πf(θ)dθ=∫6π3π(2−2cosθ)sinθdθ=[−2cosθ−sin2θ]6π3π=(−2cos3π−sin23π)−(−2cos6π−sin26π)=(−1−43)−(−3−41)=223−3