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

속력 측정기 최댓값

문제

반지름의 길이가 2km2 \mathrm{km}인 원형의 자동차 시험장에 서 초속 20m20 \mathrm{m}의 일정한 속력으로 자동차가 달리고 있다. 원의 중심 O\mathrm{O}에서 1km1 \mathrm{km} 떨어진 지점 A\mathrm{A}에 속력 측정기가 놓여 있어, 자동차의 속도 중 자동차의 위치 P\mathrm{P}로부터 A\mathrm{A}방향으로의 성분을 측정하고 있다. 이 때, APO=θ\mathrm{\angle} APO = \theta이면 이 성분의 크기는 20sinθ(m/)20 \sin \theta ( \mathrm{m} / \text{초} )이다. 이 자동차가 한 바퀴 도는 동안 속력 측정기가 기록하는 최댓값은 몇 m/\mathrm{m} / \text{초}인가? [3점]

881010102\displaystyle 10 \sqrt{2}103\displaystyle 10 \sqrt{3}2020

주관식 문항(25~30)

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해설

APO\triangle APO에서 사인법칙을 쓰면 2sinA=1sinθ\displaystyle \frac{2}{\sin A} = \frac{1}{\sin \theta} sinθ=sinA2\displaystyle \therefore \sin \theta = \frac{\sin A}{2} 따라서, sinA=1\sin A = 1일 때 sinθ\sin \theta는 최댓값 12\displaystyle \frac{1}{2}을 가진다. 그러므로 최댓값=2012=10\displaystyle = 20 \cdot \frac{1}{2} = 10 [별해] AP=x(km)\displaystyle \overline{AP} = x ( km )라 하면 AOP\triangle AOP에서 cosθ=22+x21222x\displaystyle \cos \theta = \frac{2 ^{2} + x ^{2} - 1 ^{2}}{2 \cdot 2 x}=x4+34x\displaystyle = \frac{x}{4} + \frac{3}{4 x}2x434x\displaystyle \geq 2 \sqrt{\frac{x}{4} \cdot \frac{3}{4 x}}=32\displaystyle = \frac{\sqrt{3}}{2} θ\theta가 예각이므로 θπ6\displaystyle \theta \leq \frac{\pi}{6} 20sinθ20sinπ6=10\displaystyle \therefore 20 \sin \theta \leq 20 \sin \frac{\pi}{6} = 10 따라서, 구하는 최댓값은 10(m/s)10 ( m / s )

태그

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