2027학년도 가천대학교 약술형 논술 자연C형 (전통공학·기계·토목·산업공학군) 모의고사 제2회 수학해설집
Track B (3점 · 4점 · 3점 = 10점) | 9 Pages
[출처: 교과서 본문 대수 Ⅰ-1. 지수와 로그 (DB: ALG_Ch01_01) PDF p.2 유제 15 변형 | 성취기준: [12대수01-01], [12대수01-02]] 전통공학 2회 #7 · 거듭제곱근의 지수 변환과 분수 지수 소거 | 거듭제곱근을 유리수 지수 $u^{4/3}, v^{5/4}$로 고친 뒤 밑 $3, 2$의 거듭제곱으로 정리합니다.
[제2회 #7] (10점)
두 양의 실수 $u, v$가 $\sqrt[3]{u^4} = 27$, $\sqrt[4]{v^5} = 32$를 만족시킬 때, 지수식 $\left(\dfrac{u^{2/3}}{v^{1/2}}\right)^2 \cdot v^{7/4}$의 값을 계산하는 과정과 답을 기술하시오. (10점)
[Track B · 전통공학 2회 #7 · 거듭제곱근의 지수 변환과 분수 지수 소거 (10점)]
1줄 (30%)거듭제곱근의 성질에 의하여 $u^{4/3} = 27 = 3^3$이고, $v^{5/4} = 32 = 2^5$에서 $v^{1/4} = 2$이므로 $v = 16$이다. (3점)
2줄 (40%)주어진 식을 지수법칙으로 정리하면 $\dfrac{u^{4/3}}{v} \cdot v^{7/4} = u^{4/3} \cdot v^{3/4}$이다. (4점)
3줄 (30%)$u^{4/3} = 27$이고 $v^{3/4} = \left(v^{1/4}\right)^3 = 2^3 = 8$이므로 구하는 값은 $27 \times 8 = 216$이다. (3점)
최종 정답 $216$
Step [문항 7] Ⅰ. 지수와 로그 — 거듭제곱근과 유리수 지수의 연립 연산 Score
Step 1 전통공학 2회 #7 · 거듭제곱근의 지수 변환과 분수 지수 소거 3점
Step 2 거듭제곱근을 유리수 지수 $u^{4/3}, v^{5/4}$로 고친 뒤 밑 $3, 2$의 거듭제곱으로 정리합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $216$ 3점
[출처: 교과서 본문 대수 Ⅱ-1. 삼각함수 (DB: ALG_Ch02_01) PDF p.6 유제 15 변형 | 성취기준: [12대수02-03]] 전통공학 2회 #8 · 기계구조 삼각형 트러스 변의 길이와 사인법칙 | 코사인법칙으로 마주보는 변 $BC$를 먼저 구하고, $\sin A = \sqrt{1-\cos^2 A}$와 사인법칙으로 외접원 반지름 $R$를 구합니다.
[제2회 #8] (10점)
삼각형 $ABC$에서 두 변의 길이가 $\overline{AB} = 6$, $\overline{AC} = 10$이고 $\cos A = \dfrac{3}{5}$이다. 변 $BC$의 길이 $l$과 삼각형 $ABC$의 외접원의 넓이 $W$를 각각 구하는 과정을 서술하시오. (10점)
[Track B · 전통공학 2회 #8 · 기계구조 삼각형 트러스 변의 길이와 사인법칙 (10점)]
1줄 (30%)코사인법칙 $\overline{BC}^2 = \overline{AB}^2 + \overline{AC}^2 - 2\overline{AB}\cdot\overline{AC}\cos A$에 대입하면 $l^2 = 36 + 100 - 2\cdot 6\cdot 10\cdot\dfrac{3}{5} = 136 - 72 = 64$이므로 $l = 8$이다. (3점)
2줄 (40%)$0 \lt A \lt \pi$에서 $\sin A = \sqrt{1 - \left(\dfrac{3}{5}\right)^2} = \dfrac{4}{5}$이고, 사인법칙 $2R = \dfrac{l}{\sin A} = \dfrac{8}{4/5} = 10$에서 외접원의 반지름은 $R = 5$이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 변 $BC$의 길이는 $l = 8$이고, 외접원의 넓이는 $W = \pi R^2 = 25\pi$이다. (3점)
최종 정답 $l = 8,\ W = 25\pi$
Step [문항 8] Ⅱ. 삼각함수 — 코사인법칙과 외접원 반지름의 결합 Score
Step 1 전통공학 2회 #8 · 기계구조 삼각형 트러스 변의 길이와 사인법칙 3점
Step 2 코사인법칙으로 마주보는 변 $BC$를 먼저 구하고, $\sin A = \sqrt{1-\cos^2 A}$와 사인법칙으로 외접원 반지름 $R$를 구합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $l = 8,\ W = 25\pi$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅱ-2 (DB: CAL1_Ch02) PDF p.24–25 유제 15 · (교과서 73–74쪽) / Ⅲ-2 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.25 유제 15 · (교과서 136쪽) 심화 | 성취기준: [12미적Ⅰ-02-05], [12미적Ⅰ-03-05]] 자연C형 제2회 #9 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 | 접선의 $y$절편 조건 $-54a = -3$으로부터 $a=1/18$을 결정하고 직선 $y=x$ 대칭성을 이용해 $4\int_0^3 (x-f(x))\,dx$를 계산합니다.
[제2회 #9] (10점)
양의 상수 $a$에 대하여 삼차함수 $f(x) = ax^3 + \dfrac{1}{2}x$와 그 역함수 $g(x)$의 그래프가 그림과 같다. 곡선 $y=f(x)$ 위의 점 $(3, f(3))$에서 그은 접선이 $y$축과 점 $(0, -3)$에서 만날 때, 두 곡선 $y=f(x), y=g(x)$로 둘러싸인 영역의 넓이를 $S$라 하자. $2S$의 값을 구하시오. (10점)
문항 9 기하 다이어그램
[그림] 문항 9번 함수·도형 개형
[Track B · 자연C형 제2회 #9 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 (10점)]
1줄 (30%)$f'(x) = 3ax^2 + \dfrac{1}{2}$이므로 점 $\left(3, 27a+\dfrac{3}{2}\right)$에서의 접선의 방정식은 $y = \left(27a+\dfrac{1}{2}\right)(x-3) + 27a + \dfrac{3}{2} = \left(27a+\dfrac{1}{2}\right)x - 54a$이고, $y$절편이 $-54a = -3$이므로 $a = \dfrac{1}{18}$이다. (3점)
2줄 (40%)$f(x) = x$에서 $\dfrac{1}{18}x^3 + \dfrac{1}{2}x = x \iff \dfrac{1}{18}x^3 - \dfrac{1}{2}x = 0$이므로 교점의 $x$좌표는 $x = -3, 0, 3$이다. (4점)
3줄 (30%)대칭성에 의하여 $S = 4\displaystyle\int_0^3 \{x - f(x)\}\,dx = 4\int_0^3 \left(\dfrac{1}{2}x - \dfrac{1}{18}x^3\right)dx = 4\left[\dfrac{1}{4}x^2 - \dfrac{1}{72}x^4\right]_0^3 = \dfrac{9}{2}$이므로 $2S = 9$이다. (3점)
최종 정답 $a=\dfrac{1}{18},\ S=\dfrac{9}{2},\ 2S=9$
Step [문항 9] Ⅲ. 다항함수의 적분법 — 일차항이 포함된 삼차함수와 역함수 넓이 Score
Step 1 자연C형 제2회 #9 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 3점
Step 2 접선의 $y$절편 조건 $-54a = -3$으로부터 $a=1/18$을 결정하고 직선 $y=x$ 대칭성을 이용해 $4\int_0^3 (x-f(x))\,dx$를 계산합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $a=\dfrac{1}{18},\ S=\dfrac{9}{2},\ 2S=9$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 대수 Ⅲ-1. 등차수열과 등비수열 (DB: ALG_Ch03_03) PDF p.3 유제 15 변형 | 성취기준: [12대수03-02], [12대수03-03]] 전통공학 2회 #10 · 등차중항을 활용한 부분합 차의 해석 | 구간 부분합 $T_9 - T_6 = u_7 + u_8 + u_9 = 3u_8$ 관계를 이용하면 공차 $d$를 즉시 얻을 수 있습니다.
[제2회 #10] (10점)
첫째항이 $5$인 등차수열 $\{u_n\}$의 첫째항부터 제$n$항까지의 합을 $T_n$이라 하자. $T_9 - T_6 = 99$일 때, 공차 $d$와 제$15$항 $u_{15}$를 차례대로 구하시오. (10점)
[Track B · 전통공학 2회 #10 · 등차중항을 활용한 부분합 차의 해석 (10점)]
1줄 (30%)수열의 합과 일반항의 관계에 의하여 $T_9 - T_6 = u_7 + u_8 + u_9 = 3u_8 = 99$이므로 $u_8 = 33$이다. (3점)
2줄 (40%)첫째항이 $u_1 = 5$이므로 $u_8 = u_1 + 7d = 5 + 7d = 33$에서 $7d = 28$, 즉 공차는 $d = 4$이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 제$15$항은 $u_{15} = u_1 + 14d = 5 + 14 \times 4 = 61$이다. (3점)
최종 정답 $d = 4,\ u_{15} = 61$
Step [문항 10] Ⅲ. 수열 — 등차수열의 구간 부분합과 일반항 결정 Score
Step 1 전통공학 2회 #10 · 등차중항을 활용한 부분합 차의 해석 3점
Step 2 구간 부분합 $T_9 - T_6 = u_7 + u_8 + u_9 = 3u_8$ 관계를 이용하면 공차 $d$를 즉시 얻을 수 있습니다. 4점
Step 3 최종 정답: $d = 4,\ u_{15} = 61$ 3점
[출처: 대수 교과서 Ⅰ-2 (DB: ALG_Ch01_02) PDF p.7–8 유제 15 · 로그함수의 그래프 심화 | 성취기준: [12대수01-07], [12대수03-03]] 자연C형 제2회 #11 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 | 높이가 $2$인 삼각형 넓이 $a_n = \overline{P_n Q_n}$을 구한 뒤 $b_n$을 $(1/2)^n$과 $(1/4)^n$의 합으로 정리합니다.
[제2회 #11] (10점)
자연수 $n$마다 수평선 $y = n$이 두 로그곡선 $y = \log_{1/2}(x-2)$, $y = \log_{1/4}(6-x)$와 만나는 교점을 $P_n, Q_n$이라 하고, 꼭짓점 $R_n(4, n+2)$를 연결한 삼각형 $P_n Q_n R_n$의 넓이를 $a_n$이라 하자. 수열 $\{b_n\}$이 $a_n + b_n = 4 - \dfrac{1}{3\cdot 2^n}$을 만족시킬 때, 첫째항부터 제$3$항까지의 합 $S_3$에 대하여 $192 S_3$를 구하시오. (10점)
문항 11 기하 다이어그램
[그림] 문항 11번 함수·도형 개형
[Track B · 자연C형 제2회 #11 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 (10점)]
1줄 (30%)$P_n\left(2+\left(\dfrac{1}{2}\right)^n, n\right)$, $Q_n\left(6-\left(\dfrac{1}{4}\right)^n, n\right)$이고 높이가 $2$이므로 $a_n = \dfrac{1}{2}\times 2\times\left\{4 - \left(\dfrac{1}{2}\right)^n - \left(\dfrac{1}{4}\right)^n\right\} = 4 - \left(\dfrac{1}{2}\right)^n - \left(\dfrac{1}{4}\right)^n$이다. (3점)
2줄 (40%)관계식에 대입하면 $b_n = \left(4 - \dfrac{1}{3\cdot 2^n}\right) - a_n = \dfrac{2}{3}\left(\dfrac{1}{2}\right)^n + \left(\dfrac{1}{4}\right)^n$이다. (4점)
3줄 (30%)$S_3 = \dfrac{2}{3}\left(\dfrac{1}{2}+\dfrac{1}{4}+\dfrac{1}{8}\right) + \left(\dfrac{1}{4}+\dfrac{1}{16}+\dfrac{1}{64}\right) = \dfrac{7}{12} + \dfrac{21}{64} = \dfrac{175}{192}$이므로 $192 S_3 = 175$이다. (3점)
최종 정답 $175$
Step [문항 11] Ⅰ. 로그함수의 그래프 & Ⅲ. 두 등비수열의 결합 합 Score
Step 1 자연C형 제2회 #11 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 3점
Step 2 높이가 $2$인 삼각형 넓이 $a_n = \overline{P_n Q_n}$을 구한 뒤 $b_n$을 $(1/2)^n$과 $(1/4)^n$의 합으로 정리합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $175$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅰ-2. 함수의 연속 (DB: CAL1_Ch01) PDF p.6 유제 15 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-01-03], [12미적Ⅰ-01-04]] 전통공학 2회 #12 · 모든 실수에서 연속인 다항식 나눗셈 구조 | 항등식에 $x=2$를 대입하여 $k$를 구하고, 조립제법으로 $(x-2)$ 인수를 약분한 뒤 연속성 $P(2)=\lim_{x\to 2}P(x)$를 적용합니다.
[제2회 #12] (10점)
실수 전체의 집합에서 연속인 함수 $P(x)$가 모든 실수 $x$에 대하여 $(x - 2)P(x) = x^3 - kx^2 + 3x - 2$를 만족시킨다. 상수 $k$와 $P(2)$의 곱 $k \cdot P(2)$를 구하시오. (10점)
[Track B · 전통공학 2회 #12 · 모든 실수에서 연속인 다항식 나눗셈 구조 (10점)]
1줄 (30%)주어진 등식의 양변에 $x = 2$를 대입하면 $0 = 8 - 4k + 6 - 2 = 12 - 4k$이므로 $k = 3$이다. (3점)
2줄 (40%)$x \ne 2$일 때 $P(x) = \dfrac{x^3 - 3x^2 + 3x - 2}{x - 2} = \dfrac{(x - 2)(x^2 - x + 1)}{x - 2} = x^2 - x + 1$이다. (4점)
3줄 (30%)함수 $P(x)$는 $x = 2$에서 연속이므로 $P(2) = 2^2 - 2 + 1 = 3$이고, 따라서 $k \cdot P(2) = 3 \times 3 = 9$이다. (3점)
최종 정답 $9$
Step [문항 12] Ⅰ. 함수의 연속 — 미정계수 결정과 인수정리 극한 Score
Step 1 전통공학 2회 #12 · 모든 실수에서 연속인 다항식 나눗셈 구조 3점
Step 2 항등식에 $x=2$를 대입하여 $k$를 구하고, 조립제법으로 $(x-2)$ 인수를 약분한 뒤 연속성 $P(2)=\lim_{x\to 2}P(x)$를 적용합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $9$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅱ-2. 도함수의 활용 (DB: CAL1_Ch02) PDF p.6 유제 15 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-02-07], [12미적Ⅰ-02-08]] 전통공학 2회 #13 · 단조증가 삼차함수의 도함수 판별식 부등식 | 삼차함수가 극값을 갖지 않을 필요충분조건은 도함수 $H'(x)=0$의 판별식 $D \le 0$입니다.
[제2회 #13] (10점)
삼차함수 $H(x) = x^3 - 3mx^2 + 9mx - 7$이 극값을 갖지 않도록 하는 모든 정수 $m$의 개수를 구하고 그 근거를 서술하시오. (10점)
[Track B · 전통공학 2회 #13 · 단조증가 삼차함수의 도함수 판별식 부등식 (10점)]
1줄 (30%)주어진 삼차함수를 미분하면 $H'(x) = 3x^2 - 6mx + 9m$이고, $H(x)$가 극값을 갖지 않으려면 이차방정식 $H'(x) = 0$의 판별식 $D \le 0$이어야 한다. (3점)
2줄 (40%)$\dfrac{D}{4} = (-3m)^2 - 3(9m) = 9m^2 - 27m = 9m(m - 3) \le 0$이므로 $0 \le m \le 3$이다. (4점)
3줄 (30%)부등식을 만족시키는 정수 $m$은 $0, 1, 2, 3$이므로 구하는 개수는 $4$이다. (3점)
최종 정답 $4$
Step [문항 13] Ⅱ. 도함수의 활용 — 삼차함수가 극값을 갖지 않을 조건 Score
Step 1 전통공학 2회 #13 · 단조증가 삼차함수의 도함수 판별식 부등식 3점
Step 2 삼차함수가 극값을 갖지 않을 필요충분조건은 도함수 $H'(x)=0$의 판별식 $D \le 0$입니다. 4점
Step 3 최종 정답: $4$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅲ-1. 부정적분과 정적분 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.3 유제 15 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-03-02], [12미적Ⅰ-03-03], [12미적Ⅰ-03-04]] 전통공학 2회 #14 · 정적분과 미분의 관계 및 초기조건 대입 | 위끝과 아래끝이 같아지는 $x=3$을 먼저 대입해 $c$를 결정한 뒤, 양변을 $x$에 대하여 미분합니다.
[제2회 #14] (10점)
다항함수 $Q(x)$가 모든 실수 $x$에 대하여 $\displaystyle\int_3^x Q(t)\,dt = x^3 - cx^2 + 5x - 6$을 만족시킬 때, 상수 $c$와 $Q(c)$의 값을 각각 구하시오. (10점)
[Track B · 전통공학 2회 #14 · 정적분과 미분의 관계 및 초기조건 대입 (10점)]
1줄 (30%)정적분의 성질에 의하여 양변에 $x = 3$을 대입하면 $0 = 27 - 9c + 15 - 6 = 36 - 9c$이므로 $c = 4$이다. (3점)
2줄 (40%)주어진 등식의 양변을 $x$에 대하여 미분하면 $Q(x) = 3x^2 - 2cx + 5 = 3x^2 - 8x + 5$이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 $c = 4$일 때 $Q(4) = 3(16) - 8(4) + 5 = 48 - 32 + 5 = 21$이다. (3점)
최종 정답 $c = 4,\ Q(c) = 21$
Step [문항 14] Ⅲ. 부정적분과 정적분 — 위끝에 변수가 있는 정적분 방정식 Score
Step 1 전통공학 2회 #14 · 정적분과 미분의 관계 및 초기조건 대입 3점
Step 2 위끝과 아래끝이 같아지는 $x=3$을 먼저 대입해 $c$를 결정한 뒤, 양변을 $x$에 대하여 미분합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $c = 4,\ Q(c) = 21$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅲ-2. 정적분의 활용 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.6 유제 15 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-03-05], [12미적Ⅰ-03-06]] 전통공학 2회 #15 · 동역학 질점의 속도 적분과 운동 거리 | 속도 $v(t)=0$이 되는 시각 $t=1, 3$을 기준으로 부호가 바뀌는 구간을 나누어 $|v(t)|$를 정적분합니다.
[제2회 #15] (10점)
원점을 출발하여 수직선 위를 움직이는 질점 $M$의 시각 $t$ ($0 \le t \le 5$)에서의 속도가 $v(t) = 3t^2 - 12t + 9$이다. 시각 $t = 0$부터 $t = 5$까지 질점 $M$이 실제로 움직인 거리 $L$을 구하시오. (10점)
[Track B · 전통공학 2회 #15 · 동역학 질점의 속도 적분과 운동 거리 (10점)]
1줄 (30%)$v(t) = 3(t^2 - 4t + 3) = 3(t - 1)(t - 3) = 0$에서 $t = 1, 3$일 때 운동 방향이 바뀌며, $[0,1]$과 $[3,5]$에서 $v(t) \ge 0$, $[1,3]$에서 $v(t) \le 0$이다. (3점)
2줄 (40%)위치 변화량 원시함수 $s(t) = t^3 - 6t^2 + 9t$에 대하여 $s(0)=0,\ s(1)=4,\ s(3)=0,\ s(5)=20$이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 실제 이동 거리는 $L = |s(1)-s(0)| + |s(3)-s(1)| + |s(5)-s(3)| = 4 + 4 + 20 = 28$이다. (3점)
최종 정답 $28$
Step [문항 15] Ⅲ. 정적분의 활용 — 수직선 위 운동 방향 전환과 실제 이동 거리 Score
Step 1 전통공학 2회 #15 · 동역학 질점의 속도 적분과 운동 거리 3점
Step 2 속도 $v(t)=0$이 되는 시각 $t=1, 3$을 기준으로 부호가 바뀌는 구간을 나누어 $|v(t)|$를 정적분합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $28$ 3점