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

원에 내접하는 직사각형 경기장

문제

지름의 길이가300m\mathrm{300} m인 원 모양의 땅에 둘레의 길이가 800m\mathrm{800} m인 직사각형 모양의 경기장을 만들려고 한다. 이 경기장의 넓이가 최소가 되게 하는 직사각형의 가로와 세로의 길이의 차는 몇 m\mathrm{m}인가?

1003\displaystyle 100 \sqrt{3}1002\displaystyle 100 \sqrt{2}502\displaystyle 50 \sqrt{2}503\displaystyle 50 \sqrt{3}100100

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해설

가로를 x,x , 세로를 yy라 하면 2x+2y=8002 x + 2 y = 800 x+y=400\therefore x + y = 400 지름의 300300이므로 x2+y2300\displaystyle \sqrt{x ^{2} + y ^{2}} \leq 300 x2+y290000x ^{2} + y ^{2} \leq 90000 (x+y)22xy90000( x + y ) ^{2} - 2 xy \leq 90000 1600002xy90000160000 - 2 x y \leq 90000 700002xy70000 \leq 2 xy xy35000\therefore xy \geq 35000 ∴ 넓이가 최소일 때는 xy=35000xy = 35 000일 때이다. x+y=400x + y = 400이므로 y=400xy = 400 - x x(400x)=35000x ( 400 - x ) = 35000 x2400x+35000=0x ^{2} - 400 x + 35000 = 0 x=200±200235000\displaystyle x = 200 \pm \sqrt{200 ^{2} - 35000}=200±5000\displaystyle = 200 \pm \sqrt{5000} =200±502\displaystyle = 200 \pm 50 \sqrt{2} ∴ 가로, 세로는 200±502\displaystyle 200 \pm 50 \sqrt{2} ∴ 차이는 502×2=1002\displaystyle 50 \sqrt{2} \times 2 = 100 \sqrt{2}

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