2027학년도 대비 이화여자대학교 수리논술 모의고사 9회 문제집  |  9회 : 삼차함수 합성 점화식과 귀납법 · 타원 평행현 삼각형 최대 넓이 · 절댓값 꺾인 직선과 접원 반지름 · 우함수 대칭 정적분 미분 · 정사면체 이면각과 정사영
2027학년도 대비 이화여자대학교 자연계열 수리논술 실전 모의고사 9회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술100% · 수능최저 3합6)

[대문항 1] 삼차함수 고정점 부등식과 합성 점화식 수열의 수학적 귀납법 (20점)

대수 Ⅲ-3. 수학적 귀납법 · 미적분Ⅰ 도함수의 활용 (2022 이화여대 자연 1번 변형) | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 미래엔 대수 Ⅲ-3. 수학적 귀납법 (DB: ALG_Ch03_03) PDF p.11 탐구 7091 변형 | 성취기준: 12대수03-06, 12대수03-07]
<제시문 (가)> 미분가능한 함수 \(f(x)\)가 모든 실수 \(x\)에 대하여 \(f'(x) \gt 0\)을 만족시키면 \(x_1 \lt x_2\)일 때 \(f(x_1) \lt f(x_2)\)가 성립한다.
<제시문 (나)> 자연수 \(n\)에 대한 명제 \(P(n)\)이 \(n = 1\)일 때 성립하고, \(n = k\)일 때 성립한다고 가정할 때 \(n = k + 1\)에서도 성립하면 모든 자연수 \(n\)에 대하여 성립한다.
삼차함수 \(f(x) = \dfrac{1}{4}x^3 - \dfrac{3}{4}x^2 + \dfrac{3}{2}x\)와 첫째항이 \(a_1 = \dfrac{1}{2}\)이고 \(a_{n+1} = f(a_n)\;(n \ge 1)\)으로 귀납적 정의된 수열 \(\{a_n\}\)에 대하여 다음 물음에 답하시오.
[문항 1-1] (6점) 방정식 \(f(x) = x\)의 모든 실근을 구하고, 도함수 \(f'(x)\)를 완전제곱식으로 변형하여 \(f(x)\)가 실수 전체에서 증가함을 보이시오.
[문항 1-2] (7점) 열린구간 \((0, 1)\)에 속하는 모든 실수 \(x\)에 대하여 부등식 \(x \lt f(x) \lt 1\)이 성립함을 증명하시오.
[문항 1-3] (7점) 제시문 (나)의 수학적 귀납법을 이용하여 모든 자연수 \(n\)에 대하여 \(\dfrac{1}{2} \le a_n \lt a_{n+1} \lt 1\)이 성립함을 증명하시오.
[논술 답안 작성란 — 문항 1 ([1-1] 6점 / [1-2] 7점 / [1-3] 7점, 총 20점)]
• 제시문 (가), (나)의 수학적 정의와 정리를 명시하고 소문항 [1-1] → [1-2] → [1-3] 순서로 논리적 근거와 풀이 과정을 서술하시오.
2027학년도 대비 이화여자대학교 자연계열 수리논술 실전 모의고사 9회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술100% · 수능최저 3합6)

[대문항 2] 타원에 내접하는 평행현 삼각형의 넓이 함수와 최댓값 (20점)

기하 Ⅰ-1. 타원 · 미적분Ⅰ 최대·최소 (2022 이화여대 자연 2번 변형) | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 비상교육 기하 Ⅰ. 이차곡선 (DB: GEOM_Ch01_비상) PDF p.23 탐구 7092 변형 | 성취기준: 12기하01-01, 12기하01-04]
<제시문 (가)> 타원 \(\dfrac{x^2}{a^2} + \dfrac{y^2}{b^2} = 1\)과 축에 평행한 직선 \(x = t\;(-a \lt t \lt a)\)가 만나는 두 교점의 \(y\)좌표는 \(\pm\dfrac{b}{a}\sqrt{a^2 - t^2}\)이다.
<제시문 (나)> 양수 값을 갖는 미분가능한 함수 \(S(t)\)는 제곱 함수 \(\{S(t)\}^2\)이 최대일 때 동시에 최대가 된다.
타원 \(\dfrac{x^2}{4} + y^2 = 1\)의 오른쪽 꼭짓점을 \(\mathrm{A}(2, 0)\)이라 하고, 직선 \(x = t\;(-2 \lt t \lt 2)\)가 타원과 만나는 두 점을 \(\mathrm{P},\; \mathrm{Q}\)라 할 때, 다음 물음에 답하시오.
[문항 2-1] (6점) 제시문 (가)를 이용하여 선분 \(\overline{\mathrm{PQ}}\)의 길이를 \(t\)에 대한 식으로 나타내고, 삼각형 \(\mathrm{APQ}\)의 넓이 \(S(t)\)를 \(t\)에 대한 식으로 구하시오.
[문항 2-2] (7점) 함수 \(g(t) = \{S(t)\}^2 = \dfrac{1}{4}(2 - t)^3(2 + t)\)의 도함수 \(g'(t)\)를 구하여 구간 \((-2, 2)\)에서 \(g(t)\)가 최대가 되는 \(t\)의 값을 구하시오.
[문항 2-3] (7점) 삼각형 \(\mathrm{APQ}\)의 넓이 \(S(t)\)의 최댓값을 구하고, 그때 삼각형 \(\mathrm{APQ}\)가 정삼각형인지 세 변의 길이를 비교하여 판별하시오.
[논술 답안 작성란 — 문항 2 ([2-1] 6점 / [2-2] 7점 / [2-3] 7점, 총 20점)]
• 제시문 (가), (나)의 수학적 정의와 정리를 명시하고 소문항 [2-1] → [2-2] → [2-3] 순서로 논리적 근거와 풀이 과정을 서술하시오.
2027학년도 대비 이화여자대학교 자연계열 수리논술 실전 모의고사 9회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술100% · 수능최저 3합6)

[대문항 3] 절댓값 꺾인 직선에 접하는 원의 반지름 함수와 정적분 (20점)

미적분Ⅰ Ⅲ-1. 부정적분과 정적분 (2022 이화여대 자연 3번 변형) | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 미래엔 미적분Ⅰ Ⅲ-1. 부정적분과 정적분 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.16 탐구 7093 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-03-02, 12미적Ⅰ-03-03]
<제시문 (가)> 점 \((x_0, y_0)\)에서 직선 \(Ax + By + C = 0\)에 내린 수선의 발까지의 거리는 \(d = \dfrac{|Ax_0 + By_0 + C|}{\sqrt{A^2 + B^2}}\)이다.
<제시문 (나)> 원의 중심에서 직선에 내린 수선의 발이 반직선 위의 접점이 될 조건을 기준으로 중심의 위치 구간을 나누면 최소 거리(반지름) 함수를 다항식으로 구할 수 있다.
좌표평면 위의 함수 \(y = \dfrac{3}{4}|x| + 5\)의 그래프 \(G\)와 \(y\)축 위의 점 \(\mathrm{C}(0, s)\;(s \le 5)\)를 중심으로 하고 그래프 \(G\)에 접하는 원의 반지름의 길이를 \(r(s)\)라 할 때, 다음 물음에 답하시오.
[문항 3-1] (6점) 점 \(\mathrm{C}(0, s)\;(s \lt 5)\)에서 직선 \(3x - 4y + 20 = 0\)에 내린 수선의 길이 \(d(s)\)를 \(s\)에 대한 식으로 구하시오.
[문항 3-2] (7점) 점 \(\mathrm{C}(0, s)\)에서 직선 \(3x - 4y + 20 = 0\)에 내린 수선의 발 \(\mathrm{H}\)의 \(x\)좌표가 \(0\) 이상이 되도록 하는 \(s\)의 범위를 구하고, \(s \le 5\)에서 그래프 \(G\)까지의 최단거리 \(r(s)\)가 \(d(s)\)와 일치함을 설명하시오.
[문항 3-3] (7점) 정적분 \(\int_{-5}^{5} r(s)\,ds\)의 값을 구하시오.
[논술 답안 작성란 — 문항 3 ([3-1] 6점 / [3-2] 7점 / [3-3] 7점, 총 20점)]
• 제시문 (가), (나)의 수학적 정의와 정리를 명시하고 소문항 [3-1] → [3-2] → [3-3] 순서로 논리적 근거와 풀이 과정을 서술하시오.
2027학년도 대비 이화여자대학교 자연계열 수리논술 실전 모의고사 9회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술100% · 수능최저 3합6)

[대문항 4] 우함수 대칭을 이용한 정적분 함수의 미분과 최솟값 (20점)

미적분Ⅰ Ⅲ-1. 정적분으로 정의된 함수 (2024 이화여대 자연Ⅰ 1번 변형) | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 미래엔 미적분Ⅰ Ⅲ-1. 부정적분과 정적분 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.23 탐구 7094 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-03-03, 12미적Ⅰ-03-04]
<제시문 (가)> 모든 실수 \(t\)에 대하여 \(g(-t) = g(t)\)인 우함수는 \(\int_{-a}^{a} g(t)\,dt = 2\int_{0}^{a} g(t)\,dt\)를 만족시키고, \(h(-t) = -h(t)\)인 기함수는 \(\int_{-a}^{a} h(t)\,dt = 0\)을 만족시킨다.
<제시문 (나)> 연속함수 \(f(t)\)에 대하여 \(B(x) = \int_{0}^{x} (x - t)f(t)\,dt\)를 \(x\)에 대하여 미분하면 \(B'(x) = \int_{0}^{x} f(t)\,dt\)이다.
우함수 \(f(t) = 3t^2 - 1\)에 대하여 두 정적분 함수 \(A(x) = \int_{-1}^{1} (x - t)^2 f(t)\,dt\)와 \(B(x) = \int_{0}^{x} (x - t)f(t)\,dt\)를 정의할 때, 다음 물음에 답하시오.
[문항 4-1] (6점) 제시문 (가)를 이용하여 \(\int_{-1}^{1} f(t)\,dt\)와 \(\int_{-1}^{1} t f(t)\,dt\)가 모두 \(0\)임을 보이고, \(A(x)\)가 \(x\)에 무관한 상수 \(\dfrac{8}{15}\)가 됨을 증명하시오.
[문항 4-2] (7점) 제시문 (나)를 이용하여 함수 \(B(x)\)의 도함수 \(B'(x)\)와 \(B(x)\)의 사차다항식 표현을 각각 구하시오.
[문항 4-3] (7점) 실수 전체의 집합에서 함수 \(F(x) = A(x) + B(x)\)가 최솟값을 갖는 모든 \(x\)의 값과 그때의 최솟값을 기약분수로 구하시오.
[논술 답안 작성란 — 문항 4 ([4-1] 6점 / [4-2] 7점 / [4-3] 7점, 총 20점)]
• 제시문 (가), (나)의 수학적 정의와 정리를 명시하고 소문항 [4-1] → [4-2] → [4-3] 순서로 논리적 근거와 풀이 과정을 서술하시오.
2027학년도 대비 이화여자대학교 자연계열 수리논술 실전 모의고사 9회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술100% · 수능최저 3합6)

[대문항 5] 정사면체의 이면각 코사인과 평면 위로의 정사영 넓이 (20점)

기하 Ⅲ-2. 정사영과 공간좌표 | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 비상교육 기하 Ⅲ. 공간도형과 공간좌표 (DB: GEOM_Ch03_비상) PDF p.20 탐구 7095 변형 | 성취기준: 12기하03-03, 12기하03-05]
<제시문 (가)> 한 모서리의 길이가 \(a\)인 정삼각형의 넓이는 \(\dfrac{\sqrt{3}}{4}a^2\)이고, 정사면체의 한 꼭짓점에서 밑면에 내린 수선의 발은 밑면인 정삼각형의 무게중심 \(\mathrm{G}\)와 일치한다.
<제시문 (나)> 평면 \(\alpha\) 위의 도형(넓이 \(S\))을 평면 \(\beta\) 위로 정사영한 도형의 넓이 \(S'\)은 두 평면이 이루는 예각 \(\theta\)에 대하여 \(S' = S\cos\theta\)이다.
한 모서리의 길이가 \(6\)인 정사면체 \(\mathrm{ABCD}\)에서 모서리 \(\mathrm{BC}\)의 중점을 \(\mathrm{M}\), 꼭짓점 \(\mathrm{A}\)에서 밑면 \(\mathrm{BCD}\)에 내린 수선의 발을 \(\mathrm{G}\)라 할 때, 다음 물음에 답하시오.
[문항 5-1] (6점) 정삼각형 \(\mathrm{BCD}\)의 한 변의 길이가 \(6\)일 때, 중선 \(\overline{\mathrm{DM}}\)의 길이와 넓이 \(S\), 그리고 선분 \(\overline{\mathrm{GM}}\)의 길이를 각각 구하시오.
[문항 5-2] (7점) 삼수선의 정리와 직각삼각형 \(\mathrm{AGM}\)을 이용하여 두 면 \(\mathrm{ABC}\)와 \(\mathrm{BCD}\)가 이루는 이면각 \(\theta\)에 대하여 \(\cos\theta\)의 값과 정사면체의 높이 \(\overline{\mathrm{AG}}\)를 구하시오.
[문항 5-3] (7점) 모서리 \(\mathrm{AC},\; \mathrm{AD}\)의 중점을 각각 \(\mathrm{P},\; \mathrm{Q}\)라 할 때, 삼각형 \(\mathrm{BPQ}\)의 밑면 \(\mathrm{BCD}\) 위로의 정사영의 넓이를 구하시오.
[논술 답안 작성란 — 문항 5 ([5-1] 6점 / [5-2] 7점 / [5-3] 7점, 총 20점)]
• 제시문 (가), (나)의 수학적 정의와 정리를 명시하고 소문항 [5-1] → [5-2] → [5-3] 순서로 논리적 근거와 풀이 과정을 서술하시오.