공통수학2원의 방정식수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

원 접선 방정식 유도

문제

다음은 원 x2+y2=r2{x} ^{2} + {y} ^{2} = {r} ^{2} 위의 점 P(x1,y1)\mathrm{P} \mathit{(} x _{1} , y _{1} )에서의 접선의 방정식을 구하는 과정이다. (단, x1y10,x _{1} y _{1} \neq 0 , O\mathrm{O}는 원점)

x2+y2=r2{x} ^{2} + {y} ^{2} = {r} ^{2} 위의 점 P(x1,y1)\mathrm{P} \mathit{(} x _{1} , y _{1} )에 대하여 직선 OP\mathrm{OP}의 기울기는 이므로, 점 P(x1,y1)\mathrm{P} \mathit{(} x _{1} , y _{1} ) 에서의 접선의 기울기는 이다. 따라서, 구하는 접선의 방정식은 yy1=y - y _{1} =(xx1)( x - x _{1} )이다. 그런데, 점 P(x1,y1)\mathrm{P} \mathit{(} x _{1} , y _{1} )은 원 x2+y2=r2{x} ^{2} + {y} ^{2} = {r} ^{2} 위의 점이므로 x12+y12=r2x _{1} ^{2} + y _{1} ^{2} = r ^{2} 이다. 따라서, 구하는 접선의 방정식은 이다.

이므로, 점 P(x1,y1)\mathrm{P} \mathit{(} x _{1} , y _{1} ) 에서의 접선의 기울기는 (나)

이다. 따라서, 구하는 접선의 방정식은 yy1=y - y _{1} = (나)

(xx1)( x - x _{1} )이다. 그런데, 점 P(x1,y1)\mathrm{P} \mathit{(} x _{1} , y _{1} )은 원 x2+y2=r2{x} ^{2} + {y} ^{2} = {r} ^{2} 위의 점이므로 x12+y12=r2x _{1} ^{2} + y _{1} ^{2} = r ^{2} 이다. 따라서, 구하는 접선의 방정식은 (다)

이다.

위의 과정에서 (가), (나), (다)에 알맞은 것은? [4점] (가) (나) (다) y1x1\displaystyle \frac{y _{1}}{x _{1}} x1y1\displaystyle - \frac{x _{1}}{y _{1}} y1x+x1y=r2{y} _{1} {x} + {x} _{1} {y} = {r} ^{2}y1x1\displaystyle - \frac{y _{1}}{x _{1}} x1y1\displaystyle \frac{x _{1}}{y _{1}} x1x+y1y=r2{x} _{1} {x} + {y} _{1} {y} = {r} ^{2}y1x1\displaystyle \frac{y _{1}}{x _{1}} x1y1\displaystyle - \frac{x _{1}}{y _{1}} x1x+y1y=r2{x} _{1} {x} + {y} _{1} {y} = {r} ^{2}x1y1\displaystyle - \frac{x _{1}}{y _{1}} x1y1\displaystyle \frac{x _{1}}{y _{1}} y1x+x1y=r2{y} _{1} {x} + {x} _{1} {y} = {r} ^{2}y1x1\displaystyle \frac{y _{1}}{x _{1}} y1x1\displaystyle - \frac{y _{1}}{x _{1}} x1x+y1y=r2{x} _{1} {x} + {y} _{1} {y} = {r} ^{2}

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해설

[출제의도] 원의 접선의 방정식 구하기 (가) 원점에서 P(x1,y1)\mathrm{P} ( \mathit{x} _{1} , y _{1} )까지의 기울기이므로 y1x1\displaystyle \frac{y _{1}}{x _{1}}, (나) OP\displaystyle \mathrm{\overline{OP}}와 수직이므로 기울기는 x1y1\displaystyle - \frac{x _{1}}{y _{1}}이다. (다) 점P(x1,y1)\mathrm{P} ( \mathit{x} _{1} , y _{1} )를 지나고 기울기가 x1y1\displaystyle - \frac{x _{1}}{y _{1}}인 직선의 방정식은 x1x+y1y=r2x _{1} x + y _{1} y = r ^{2} 이다.

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