공통수학2원의 방정식수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

태풍 영향권 시간

문제

다음은 그림과 같이 적도 부근의 해상 A\mathrm{A}지점에서 발생한 태풍에 대한 정보이다.

(가) 태풍의 중심은 북동쪽으로 시속 102km\displaystyle 10 \sqrt{2} \mathrm{km}의 일정한 속력으로 이동한다. (나) 태풍의 반지름의 길이는 시간 당 5km5 \mathrm{km}씩 증가한다.

이 정보에 의하면, A\mathrm{A}지점으로부터 동쪽으로 100km100 \mathrm{km}, 북쪽으로 150km150 \mathrm{km} 떨어진 B\mathrm{B}지점이 태풍의 영향권에 있는 시간은 총 몇 시간인가? (단, 태풍은 항상 원 모양이고, 발생하는 순간의 태풍의 반지름의 길이는 0km0 \mathrm{km}이며, 태풍의 중심은 직선 방향으로 이동한다고 가정한다. 또, 원의 내부에 있는 지역을 태풍의 영향권이라 한다.) [4점] 307\displaystyle \frac{30}{7}시간55시간407\displaystyle \frac{40}{7}시간607\displaystyle \frac{60}{7}시간99시간

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해설

[출제의도] 원의 방정식을 이용하여 실생활의 문제를 해결할 수 있는가를 묻는 문제이다. A\mathrm{A}지점을 원점으로 놓으면 tt시간 후의 태풍의 중심의 좌표는 (10t,10t)( 10 t , 10 t ) 이다. (∵ (가)) 또, (나)에 의하여 태풍(의 영향권)의 반지름은 5t5 t이므로 태풍의 영향권을 원의 방정식을 이용하여 나타내면 (x10t)2+(y10t)2(5t)2( x - 10 t ) ^{2} + ( y - 10 t ) ^{2} \leq ( 5 t ) ^{2} 이 때, B\mathrm{B} 지점의 좌표는 (100,150)( 100 , 150 )이므로 이것을 대입하여 부등식을 정리하면, (10010t)2+(15010t)225t2( 100 - 10 t ) ^{2} + ( 150 - 10 t ) ^{2} \leq 25 t ^{2} 7t2200t+130007 t ^{2} - 200 t + 1300 \leq 0 (t10)(7t130)0( t - 10 ) ( 7 t - 130 ) \leq 0 10t1307\displaystyle 10 \leq t \leq \frac{130}{7} 따라서 B\mathrm{B}지점이 태풍의 영향권에 있는 시간은 130710=607\displaystyle \frac{130}{7} - 10 = \frac{60}{7} (시간)

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