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

원을 피해 지나는 최단거리

문제

KK씨는 오른쪽 그림과 같이 한 변의 길이가 KK씨의 걸음으로 400400보인 정사각형 모양의 분수 광장을 AA쪽으로 들어가 BB쪽으로 나오는 길로 매일 출근을 한다. 분수대를 비켜 광장을 통과하는 A,BA , B 사이의 최단거리는 KK씨의 걸음으로 약 몇 보인가? (단, 분수대는 원 모양이고 그 중심은 광장의 두 대각선의 교점과 일치하며 반지름의 길이는 KK씨의 걸음으로 약 141141보[=1002\displaystyle = 100 \sqrt{2}보]이다.)

431[=2002(1+π6)]\displaystyle 431 \left[ = 200 \sqrt{2} \left( 1 + \frac{\pi}{6} \right) \right]564[=1002(23+π6)]\displaystyle 564 \left[ = 100 \sqrt{2} \left( 2 \sqrt{3} + \frac{\pi}{6} \right) \right]638[=2002(3+π6)]\displaystyle 638 \left[ = 200 \sqrt{2} \left( \sqrt{3} + \frac{\pi}{6} \right) \right]644[=200+1002π]\displaystyle 644 \left[ = 200 + 100 \sqrt{2} \pi \right]727[=1002(2+π)]\displaystyle 727 \left[ = 100 \sqrt{2} ( 2 + \pi ) \right]

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해설

최단경로를 그림에 표시하면 그림과 같다. 정사각형의 한 변의 길이가 400400보이므로 OA=2002\displaystyle \overline{OA} = 200 \sqrt{2} 또한, 원의 반지름이 1002\displaystyle 100 \sqrt{2}이므로 cosθ=10022002=60\displaystyle \cos \theta = \frac{100 \sqrt{2}}{200 \sqrt{2}} = 60 ^\circ=AOP=BOQ= \angle AOP = \angle BOQ AP=BQ=1002tan60\displaystyle \therefore \overline{AP} = \overline{BQ} = 100 \sqrt{2} \tan 60 ^\circ=1006\displaystyle = 100 \sqrt{6} 따라서, 최단거리는 AP+1002π3+BQ=2006+1002π3\displaystyle \overline{AP} + 100 \sqrt{2} \cdot \frac{\pi}{3} + \overline{BQ} = 200 \sqrt{6} + \frac{100 \sqrt{2} \pi}{3}

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