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$y=\cfrac{1}{2}(x^2+1)$ 위의 한 점 $P$에서의 접선이 $x$축과 만나는 점을 $Q$라고 할 때, 선분 $PQ$ 길이의 최솟값을 구하여라. 생각해보기) 간단한 풀이가 따로 있는 문제가 아니다. 계산 실수에 유의하며 미분을 잘 하는 수 밖에 없다. 굳이 팁이라면 선분 $PQ$의 길이를 점과 점 사이의 거리를 이용해서 구하기보다, 기울기를 이용한 닮음으로 구하면 조금 간단해진다 정도랄까? 풀이) 주어진 함수의 그래프가 $y$축 대칭이므로, 우리는 일반성을 잃지않고 $P$의 $x$좌표 $p$를 양수라고 생각해도 무방하다. $y'=x$이므로 $P$에서의 접선의 방정식은 $y=p(x-p)+\cfrac{1}{2}(p^2+1)=px-\cfrac{p^2}{2}+{1}{2}$이고, $Q$의 $x$좌표..

1) 공간상의 세 점 $A(1,0,0), B(0,-1,0), C(0,0,2)$을 지나는 평면 $\alpha$에 대해 점 $P(1,1,1)$와 대칭인 점 $Q$의 좌표를 구하여라. 2) 빨간색, 흰색, 파란색, 노란색의 구슬이 1개씩 들어있는 상자가 있다. 하나를 뽑아서 기록한 뒤 다시 상자에 넣는다. $n$번째에 최초로 빨간색 구슬이 나왔고, 그 때 나머지 색은 모두 기록되어 있을 확률을 구하여라. 생각해보기) 1), 2) 모두 교과서에 나옴직한 문제로 보인다. 어려운 문제를 해결하는 능력도 가지면 좋지만, 무엇보다도 기본문제들을 망설임없이 풀어내는 능력이 우선 되어야 한다고 생각한다. 풀이) 1) 먼저 구하고자 하는 점 $Q$의 좌표를 $(p,q,r)$이라 하자. 문제의 가정으로 부터 $\overrig..

$p$가 소수면 $p^4+14$는 소수가 아님을 보이시오. 생각해보기) 우리나라의 일반 수험생들 입장에서는 잘 보지못한 생소한 문제일 것 이다. '정수의 분류' 라고 해서 모든 정수를 특정 수로 나눈 나머지를 기준으로 나눌 수 있다. 대표적인것이 짝수(2로 나눈 나머지 0), 홀수(2로 나눈 나머지 1)로의 분류이고, 이 문제에서는 3으로 나눈 나머지가 0, 1, 2인 세 그룹으로 소수를 분류하여 문제를 쉽게 풀어냈다. (물론 3으로 나눈 나머지가 0인 그룹은 3의 배수로 소수가 아니기 때문에 본 풀이에서 다루지 않았다.) 풀이) 소수 $p=3$이면 $p^4+14=95$는 소수가 아니다. 이제 $p \neq 3$ 인 경우에 $p=3q+r$ 로 둘 수 있다. ($r$= 1 or 2) $p^2 = (3q+r..

공간 위의 8점 $$O(0,0,0),A(1,0,0),B(1,2,0),C(0,2,0)$$ $$D(0,0,3),E(1,0,3),F(1,2,3),G(0,2,3)$$ 으로 이루어진 직육면체 $OABC-DEFG$에서 점 $O$, 점 $F$, 선분 $AE$ 위의 점 $P$, 선분 $CG$위의 점 $Q$가 한 평면 위에 있다. 이 때, 사각형 $OPFQ$의 넓이가 최소가 되는 $P,Q$와 그 때의 넓이 를 구하여라. 생각해보기) 공간도형 문제라는 것 자체로 겁 먹을 수 있을 지도 모른다. 하지만, 주어진 점의 좌표를 이용해 구하고자 하는 점 $P, Q$도 좌표를 세워서 접근하면 그리 특별한 문제가 아님을 알 수 있다. 풀이) 점 $P, Q$의 좌표는 각각 $(1, 0, p), (0, 2, q)$라 쓸 수 있다. $(..

2이상의 정수 $n$에 대해, 1부터 $n$까지의 번호가 적힌 $n$개의 상자에 빨간 구슬과 하얀 구슬이 각각 1개씩 들어있다. 이제 $k=1, \cdots, n-1$에 대해 다음 시행 $(\star)$을 실시하자. $(\star)$ 번호 $k$의 상자에서 구슬을 1개 꺼내 번호 $k+1$의 상자에 넣고 잘 섞는다. 마지막으로 번호 $n$의 상자에서 구슬을 1개 꺼내 번호 1의 상자에 넣는다. 이 때 번호 1의 상자에 빨간 구슬 1개와 하얀 구슬 1개가 들어 있을 확률을 구하여라. 생각해보기) $k$번 째 시행 후 $k+1$번째 상자에 있는 구슬은 항상 빨빨흰 or 빨흰흰 이다. 그리고 우리의 목표는 1번 상자에서 뽑은 구슬의 색과 $n$번 상자에서 뽑은 구슬의 색이 같을 확률이다. 항상 목표를 명심..

다음 정적분을 계산하시오. $$\int_{-1}^{1}\left|x^2- \frac{1}{2}x-\frac{1}{2}\right|dx$$ 생각해보기) 생각해보고 자시고가 없다. 절댓값을 없애기 위해 범위 나누고 적분하면 된다는 걸 모두가 알고 있을 것. 풀이) $x^2-\cfrac{1}{2}x-\cfrac{1}{2} = \cfrac{1}{2}(2x+1)(x-1)$로 인수분해 되어 피적분함수가 $-\cfrac{1}{2}

(1) 6.75를 2진법을 나타내고, 그 수와 $101.0101_{(2)}$의 곱을 2진법, 4진법으로 표현하여라. (2) $OA=3$, $OB=2$, $\angle{AOB}=60^\circ$인 $\triangle OAB$가 있다. $\triangle OAB$의 수심 $H$에 대해, $\overrightarrow{OH}$를 $\overrightarrow{OA}, \overrightarrow{OB}$로 표현하여라. 생각해보기) (1) 사실 이진법 수 끼리의 곱셈도 가능은 하지만, 필연적으로 수의 길이자체가 길어지고 올림을 하는과정에서 실수할 요인이 많다고 생각된다. 우리에게 친숙한 십진법으로 바꾸어서 해결하는게 안전하지 않을까 ? 게다가 정수부분과 분수부분을 나눠서 계산하면 나중에 다시 이진법이나 사진법으..

좌표평면 위의 포물선 $y=x^2-2x+4$ 에 대해 $x \geq 0$인 부분을 $C$라고 하자. (1) 점 $P$가 $C$위의 동점일 때, 반직선 $OP$가 지나는 영역을 그리시오. (2) 직선 $l : y=ax$에 대해 다음 조건을 만족하는 실수 $a$의 범위를 구하여라. 조건 : $C$위의 점 $A$와 $l$위의 점 $B$와 원점 $O$가 정삼각형을 이루는 경우가 있다. 생각해보기) 정삼각형이 되려면 세 변 혹은 세 각이 같음을 보여야한다. 그런데 지금 우리가 가진 $B$라는 점은 직선 $y=ax$위의 점이기 때문에 길이 문제로 부터 자유롭다! ( 원하는길이를 선택할 수 있음) 그러니까 두 반직선 $OA$, $OB$가 이루는 각도만 $60^{\circ}$가 되도록 문제를 세팅해서 풀면 된다...

좌표평면 위에 8개의 직선 $$x = a \quad ( a = 1, 2, 3, 4),$$ $$y = b \quad ( b = 1, 2, 3, 4)$$ 과 16개의 점 $$(a,b) \quad (a=1, 2, 3, 4, b=1, 2, 3, 4)$$ 이 있다. 이 중에서 각 조건을 만족하는 서로 다른 5개의 점을 고르는 방법을 구하시오. (1) 8개의 직선 중에서 선택된 점을 하나도 가지지 않는 직선이 딱 2개 존재한다. (2) 8개의 직선 모두 적어도 하나의 선택된 점을 포함한다. 생각해보기) 개인적으로 경우의 수 문제는 수학이라기 보다 퍼즐에 가깝다고 보는데, 어떻게든 공식을 쓰려고 혈안이 되지말고 꼼꼼히 잘 세는 것에만 충실하면 된다고 생각한다. 당연히 어려운 문제일수록 한 방에 세어서 답을 구하는 문..

좌표평면 위에 곡선 $$C :y=x^3-3ax^2+b \quad (a>0,b>0)$$ 가 아래의 두 조건을 만족한다. 조건 1 : $C$는 $x$축에 접한다. 조건 2 : $x$축과 $C$로 둘러싸인 영역 안에 $x,y$좌표가 모두 정수인 점은 1개 뿐이다. (경계선 위의 점은 제외) 이 때, $b$를 $a$로 나타내고, $a$의 범위를 구하여라. 생각해보기) 어렵게 나오는 경우도 종종 있는 '격자점' 문제이다. 하지만 이 문제는 조건을 만족하는 단 하나의 점이 $(0,1)$일 수 밖에 없다는 사실이 다소 쉽게 밝혀지는 문제이다. 풀이) 먼저 $f(x)$를 미분하고 증감표를 그려서 그래프의 개형을 알아보자. $f'(x)=3x^2-6ax=3x(x-2a)$에서 극댓값 $f(0)=b$ 가 양수이므로 $f(x)..