공통수학2도형의 이동AI심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

y축 대칭으로 거리의 차의 최댓값

문제

좌표평면 위의 두 점 A(2,3)\mathrm{A} ( - 2 , 3 ), B(4,1)\mathrm{B} ( 4 , 1 )yy축 위를 움직이는 점 P\mathrm{P}에 대하여 PAPB\displaystyle | \overline{\mathrm{PA}} - \overline{\mathrm{PB}} |의 최댓값은? [4점] 2\displaystyle \sqrt{2}2222\displaystyle 2 \sqrt{2}3323\displaystyle 2 \sqrt{3}

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해설

A(2,3)\mathrm{A} ( - 2 , 3 )yy축에 대하여 대칭이동한 점을 C\mathrm{C}라 하면 C(2,3)\mathrm{C} ( 2 , 3 )P\mathrm{P}yy축 위의 점이므로 PA=PC\displaystyle \overline{\mathrm{PA}} = \overline{\mathrm{PC}} 따라서 PAPB=PCPB\displaystyle | \overline{\mathrm{PA}} - \overline{\mathrm{PB}} | = | \overline{\mathrm{PC}} - \overline{\mathrm{PB}} | 삼각부등식에 의하여 PCPBBC\displaystyle | \overline{\mathrm{PC}} - \overline{\mathrm{PB}} | \leq \overline{\mathrm{BC}}이고, 등호는 점 P\mathrm{P}가 직선 BC\mathrm{BC} 위에서 선분 BC\mathrm{BC}의 바깥쪽에 있을 때 성립한다. BC=(42)2+(13)2=8=22\displaystyle \overline{\mathrm{BC}} = \sqrt{( 4 - 2 ) ^{2} + ( 1 - 3 ) ^{2}} = \sqrt{8} = 2 \sqrt{2} 두 점 C(2,3)\mathrm{C} ( 2 , 3 ), B(4,1)\mathrm{B} ( 4 , 1 )을 지나는 직선은 y=x+5y = - x + 5이고, 이 직선은 yy축과 점 (0,5)( 0 , 5 )에서 만난다. 점 (0,5)( 0 , 5 )는 선분 BC\mathrm{BC}의 바깥쪽에 있으므로 P(0,5)\mathrm{P} ( 0 , 5 )일 때 등호가 성립한다. 따라서 구하는 최댓값은 22\displaystyle 2 \sqrt{2}이므로 답은 ③이다.

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