공통수학2명제수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

울타리 비용 최소

문제

철수는 그림과 같이 넓이가 12001200 인 화단을 만들기 위해 직사각형 ABCD\mathrm{ABCD} 모양의 울타리를 설치하려고 한다. 울타리 설치비용 중 영희네와 이웃한 B\mathrm{B} 지점에서 C\mathrm{C} 지점까지는 절반씩 나누어 지불하고, 나머지는 철수가 지불한다. 울타리를 설치하는데 철수가 지불해야 하는 총비용이 최소일 때, B\mathrm{B} 지점에서 C\mathrm{C} 지점까지 설치할 울타리의 길이는? (단, 울타리의 설치비용은 높이와 두께에 상관없이 둘레의 길이에 비례한다.) [4점]

20203030203\displaystyle 20 \sqrt{3}40406060

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해설

[출제의도] 산술기하평균을 이용하여 수학 외적문제 해결하기 BC=x\displaystyle \mathrm{\overline{BC}} \mathit{=} x, CD=y\displaystyle \mathrm{\overline{CD}} \mathit{=} y라 하면 xy=1200xy = 1200 …① 철수가 설치비용을 지불해야 하는 총금액은 (32x+2y)k\displaystyle \left( \frac{3}{2} x + 2 y \right) k 이다. (32x+2y)k(23xy)k=120k\displaystyle \left( \frac{3}{2} x + 2 y \right) k \geq \left( 2 \sqrt{3 xy} \right) k = 120 k 이고 32x=2y\displaystyle \frac{3}{2} x = 2 y … ② 일 때 철수가 지불해야 하는 총비용이 최소가 된다. ①, ②를 연립하여 풀면 x=40x = 40 BC=40\displaystyle \therefore \mathrm{\overline{BC}} = 40

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