2027학년도 가천대학교 약술형 논술 자연E형 (전기·전자·차세대반도체공학군) 모의고사 제5회 수학해설집
Track B (3점 · 4점 · 3점 = 10점) | 9 Pages
[출처: 교과서 본문 대수 Ⅰ-1. 지수와 로그 (DB: ALG_Ch01_01) PDF p.18 유제 13 변형 | 성취기준: [12대수01-04], [12대수01-05]] 전자반도체 5회 #7 · $\log_a b + \log_b a$ 대칭식과 거듭제곱 로그의 합 | 로그의 성질로 $\log_a(a^2 b) = 2 + \log_a b$로 분리하고 $\log_b a = \frac{1}{\log_a b}$를 대입합니다.
[제5회 #7] (10점)
$1$이 아닌 두 양수 $a, b$가 $\log_a b = 3$을 만족시킬 때, $\log_a(a^2 b) + 6\log_b a$의 값을 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 5회 #7 · $\log_a b + \log_b a$ 대칭식과 거듭제곱 로그의 합 (10점)]
1줄 (30%)로그의 성질에 의하여 $\log_a(a^2 b) = \log_a a^2 + \log_a b = 2 + \log_a b$이다. (3점)
2줄 (40%)밑변환 공식에 의하여 $\log_b a = \dfrac{1}{\log_a b} = \dfrac{1}{3}$이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 구하는 값은 $(2 + 3) + 6 \times \dfrac{1}{3} = 5 + 2 = 7$이다. (3점)
최종 정답 $7$
Step [문항 7] Ⅰ. 지수와 로그 — 로그의 밑변환과 연립 대수식 Score
Step 1 전자반도체 5회 #7 · $\log_a b + \log_b a$ 대칭식과 거듭제곱 로그의 합 3점
Step 2 로그의 성질로 $\log_a(a^2 b) = 2 + \log_a b$로 분리하고 $\log_b a = \frac{1}{\log_a b}$를 대입합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $7$ 3점
[출처: 교과서 본문 대수 Ⅱ-1. 삼각함수 (DB: ALG_Ch02_01) PDF p.13 유제 13 변형 | 성취기준: [12대수02-02]] 전자반도체 5회 #8 · $\sin x = t$ ($-1\le t\le 1$) 치환 유리·이차식 최대·최소 | $\sin x = t$ ($-1 \le t \le 1$)로 치환하여 이차함수 $-(t-2)^2 + 7$의 구간 양 끝값을 비교합니다.
[제5회 #8] (10점)
모든 실수 $x$에 대하여 함수 $y = -\sin^2 x + 4\sin x + 3$의 최댓값을 $M$, 최솟값을 $m$이라 할 때, $M - m$의 값을 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 5회 #8 · $\sin x = t$ ($-1\le t\le 1$) 치환 유리·이차식 최대·최소 (10점)]
1줄 (30%)$\sin x = t$로 치환하면 $-1 \le t \le 1$이고, 주어진 함수는 $y = -t^2 + 4t + 3 = -(t - 2)^2 + 7$이다. (3점)
2줄 (40%)닫힌구간 $[-1, 1]$에서 이차함수는 증가하므로 $t = 1$일 때 최댓값 $M = -1 + 4 + 3 = 6$을 갖는다. (4점)
3줄 (30%)$t = -1$일 때 최솟값 $m = -1 - 4 + 3 = -2$를 가지므로 $M - m = 6 - (-2) = 8$이다. (3점)
최종 정답 $8$
Step [문항 8] Ⅱ. 삼각함수 — 삼각함수의 치환 최대·최소 Score
Step 1 전자반도체 5회 #8 · $\sin x = t$ ($-1\le t\le 1$) 치환 유리·이차식 최대·최소 3점
Step 2 $\sin x = t$ ($-1 \le t \le 1$)로 치환하여 이차함수 $-(t-2)^2 + 7$의 구간 양 끝값을 비교합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $8$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 대수 Ⅲ-2. 수열의 합과 수학적 귀납법 (DB: ALG_Ch03_03) PDF p.6 유제 13 변형 | 성취기준: [12대수03-04], [12대수03-05], [12대수03-06]] 전자반도체 5회 #9 · 두 시그마 조건의 선형성을 이용한 부분합 도출 | $A = \sum \mu_k, B = \sum \nu_k$로 놓고 연립일차방정식을 풀어 $A, B$를 구한 뒤 상수항 $\sum_{k=1}^{10} 3 = 30$을 더합니다.
[제5회 #9] (10점)
두 수열 $\{\mu_n\}, \{\nu_n\}$이 $\displaystyle\sum_{k=1}^{10} (\mu_k + 2\nu_k) = 45$, $\displaystyle\sum_{k=1}^{10} (2\mu_k - \nu_k) = 15$를 만족시킬 때, $\displaystyle\sum_{k=1}^{10} (\mu_k + \nu_k + 3)$의 값을 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 5회 #9 · 두 시그마 조건의 선형성을 이용한 부분합 도출 (10점)]
1줄 (30%)$A = \displaystyle\sum_{k=1}^{10} \mu_k,\ B = \displaystyle\sum_{k=1}^{10} \nu_k$로 놓으면 $A + 2B = 45,\ 2A - B = 15$이다. (3점)
2줄 (40%)두 식을 연립하면 $5A = 75 \implies A = 15,\ B = 15$이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 $\displaystyle\sum_{k=1}^{10} (\mu_k + \nu_k + 3) = A + B + 3 \times 10 = 15 + 15 + 30 = 60$이다. (3점)
최종 정답 $60$
Step [문항 9] Ⅲ. 수열 — 등차수열과 시그마 선형 결합 Score
Step 1 전자반도체 5회 #9 · 두 시그마 조건의 선형성을 이용한 부분합 도출 3점
Step 2 $A = \sum \mu_k, B = \sum \nu_k$로 놓고 연립일차방정식을 풀어 $A, B$를 구한 뒤 상수항 $\sum_{k=1}^{10} 3 = 30$을 더합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $60$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅱ-1. 미분계수와 도함수 (DB: CAL1_Ch02) PDF p.2 유제 13 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-02-01], [12미적Ⅰ-02-03], [12미적Ⅰ-02-04]] 전자반도체 5회 #10 · $(x-a)|x-3|$이 $x=3$에서 미분가능할 인수정리 조건 | $|x-3|$의 첨점 $x=3$에서 미분가능하려면 앞의 인수가 $x=3$에서 $0$이 되어야 합니다.
[제5회 #10] (10점)
함수 $W(x) = (x^2 - kx + 6)|x - 3|$이 실수 전체의 집합에서 미분가능하도록 하는 상수 $k$의 값과 그때의 $W'(3)$의 값을 합한 $k + W'(3)$을 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 5회 #10 · $(x-a)|x-3|$이 $x=3$에서 미분가능할 인수정리 조건 (10점)]
1줄 (30%)함수 $W(x)$가 $x = 3$에서 미분가능하려면 좌·우미분계수가 같아야 하므로 $3^2 - 3k + 6 = 0$이어야 한다. (3점)
2줄 (40%)$15 - 3k = 0$에서 $k = 5$이고, 이때 $W'(3) = 0$이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 $k + W'(3) = 5 + 0 = 5$이다. (3점)
최종 정답 $5$
Step [문항 10] Ⅰ. 함수의 연속 — 절댓값과 다항식의 곱의 미분가능성 Score
Step 1 전자반도체 5회 #10 · $(x-a)|x-3|$이 $x=3$에서 미분가능할 인수정리 조건 3점
Step 2 $|x-3|$의 첨점 $x=3$에서 미분가능하려면 앞의 인수가 $x=3$에서 $0$이 되어야 합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $5$ 3점
[출처: 대수 Ⅱ-1. 탄젠트함수의 주기와 그래프 (DB: ALG_Ch02_01) PDF p.23–24 유제 13 · 예제 3, 문제 7, 문제 8 심화 | 성취기준: [12대수02-02]] 자연E형 제5회 #11 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 | 점 $(1, 0)$에 대한 점대칭 조건 $a+b=2$와 $3a+b=2/3$를 연립해 $a=-2/3, b=8/3$를 구합니다.
[제5회 #11] (10점)
열린구간 $(-1, 3)$에서 점 $(1, 0)$을 지나고 기울기가 $0$보다 크고 $\dfrac{\pi}{2}$보다 작은 직선이 곡선 $y = \tan\dfrac{\pi x}{2}$와 만나는 두 교점의 $x$좌표를 $a, b$ ($a \lt b$)라 하자. $3a + b = \dfrac{2}{3}$일 때, $\sin\left(\dfrac{b - a}{2}\pi\right)$의 값을 구하시오. (10점)
문항 11 기하 다이어그램
[그림] 문항 11번 함수·도형 개형
[Track B · 자연E형 제5회 #11 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 (10점)]
1줄 (30%)함수 $y = \tan\dfrac{\pi x}{2}$의 주기는 $2$이고, 구간 $(-1, 3)$에서 그래프와 직선은 모두 점 $(1, 0)$에 대하여 점대칭이므로 $\dfrac{a + b}{2} = 1$, 즉 $a + b = 2$이다. (3점)
2줄 (40%)$a + b = 2$와 $3a + b = \dfrac{2}{3}$를 연립하면 $2a = -\dfrac{4}{3}$에서 $a = -\dfrac{2}{3},\ b = \dfrac{8}{3}$이다. (이때 $\tan\dfrac{4\pi}{3} = \sqrt{3}$이고 직선의 기울기는 $\dfrac{3\sqrt{3}}{5} \lt \dfrac{\pi}{2}$로 조건을 만족한다.) (4점)
3줄 (30%)$b - a = \dfrac{10}{3}$이므로 $\sin\left(\dfrac{b - a}{2}\pi\right) = \sin\dfrac{5\pi}{3} = -\dfrac{\sqrt{3}}{2}$이다. (3점)
최종 정답 $-\dfrac{\sqrt{3}}{2}$
Step [문항 11] 탄젠트함수 그래프의 점대칭성과 교점의 삼각함수 값 Score
Step 1 자연E형 제5회 #11 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 3점
Step 2 점 $(1, 0)$에 대한 점대칭 조건 $a+b=2$와 $3a+b=2/3$를 연립해 $a=-2/3, b=8/3$를 구합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $-\dfrac{\sqrt{3}}{2}$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅱ-2. 도함수의 활용 (DB: CAL1_Ch02) PDF p.4 유제 13 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-02-05], [12미적Ⅰ-02-06]] 전자반도체 5회 #12 · 곡선 위의 점에서의 접선과 수직인 직선의 $x$절편 | 점 $(2, 3)$에서의 접선의 기울기 $m$을 구하고 수직인 직선의 기울기 $-1/m$을 이용하여 방정식을 세웁니다.
[제5회 #12] (10점)
곡선 $y = x^3 - 2x^2 + 3$ 위의 점 $(2, 3)$을 지나고 이 점에서의 접선에 수직인 직선이 $x$축과 만나는 점의 $x$좌표를 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 5회 #12 · 곡선 위의 점에서의 접선과 수직인 직선의 $x$절편 (10점)]
1줄 (30%)$y' = 3x^2 - 4x$이므로 점 $(2, 3)$에서의 접선의 기울기는 $3(4) - 8 = 4$이다. (3점)
2줄 (40%)접선에 수직인 직선의 기울기는 $-\dfrac{1}{4}$이므로 직선의 방정식은 $y - 3 = -\dfrac{1}{4}(x - 2)$이다. (4점)
3줄 (30%)$y = 0$을 대입하면 $-3 = -\dfrac{1}{4}(x - 2) \implies x - 2 = 12$이므로 $x$좌표는 $14$이다. (3점)
최종 정답 $14$
Step [문항 12] Ⅱ. 도함수의 활용 — 접선에 수직인 직선(법선)의 방정식 Score
Step 1 전자반도체 5회 #12 · 곡선 위의 점에서의 접선과 수직인 직선의 $x$절편 3점
Step 2 점 $(2, 3)$에서의 접선의 기울기 $m$을 구하고 수직인 직선의 기울기 $-1/m$을 이용하여 방정식을 세웁니다. 4점
Step 3 최종 정답: $14$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅲ-1. 부정적분과 정적분 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.3 유제 13 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-03-02], [12미적Ⅰ-03-03], [12미적Ⅰ-03-04]] 전자반도체 5회 #13 · $\frac{d}{dx}\int f(x)\,dx = f(x)$와 적분상수 결정 | 부정적분한 뒤 다시 $x$에 대하여 미분하면 원래의 피적분함수 자신이 됩니다.
[제5회 #13] (10점)
다항함수 $\zeta(x)$가 $\zeta(x) = \dfrac{d}{dx}\displaystyle\int (2x^3 - 5x^2 + 4x - 1)\,dx$를 만족시킬 때, $\zeta(2)$의 값을 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 5회 #13 · $\frac{d}{dx}\int f(x)\,dx = f(x)$와 적분상수 결정 (10점)]
1줄 (30%)부정적분과 미분의 관계에 의하여 $\zeta(x) = 2x^3 - 5x^2 + 4x - 1$이다. (3점)
2줄 (40%)$x = 2$를 대입하면 $\zeta(2) = 2(8) - 5(4) + 4(2) - 1$이다. (4점)
3줄 (30%)계산하면 $\zeta(2) = 16 - 20 + 8 - 1 = 3$이다. (3점)
최종 정답 $3$
Step [문항 13] Ⅲ. 부정적분과 정적분 — 미분과 적분의 순서 교환 및 함숫값 결정 Score
Step 1 전자반도체 5회 #13 · $\frac{d}{dx}\int f(x)\,dx = f(x)$와 적분상수 결정 3점
Step 2 부정적분한 뒤 다시 $x$에 대하여 미분하면 원래의 피적분함수 자신이 됩니다. 4점
Step 3 최종 정답: $3$ 3점
[출처: 대수 Ⅰ-2. 로그함수의 그래프와 활용 (DB: ALG_Ch01_02) PDF p.8 유제 13 · 예제 1, 문제 3 / (DB: ALG_Ch01_02) PDF p.14 유제 13 · 예제 1 심화 | 성취기준: [12대수01-07], [12대수01-08]] 자연E형 제5회 #14 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 | $B(0, 3)$으로부터 $\triangle PBO = 3\cdot 2^{n-1}-12$와 $\triangle PAO = 4n$을 구하고 $S_{10}=1484, S_{11}=3016$을 비교합니다.
[제5회 #14] (10점)
점 $A(-8, 0)$과 함수 $f(x) = \log_2(x + 8)$의 그래프가 $y$축과 만나는 점 $B$에 대하여, $4$ 이상인 자연수 $n$마다 곡선 위의 점 $P(2^n - 8, n)$을 잡는다. 두 삼각형 $PBO, PAO$의 넓이의 차 $S_n$이 $S_n \gt 1500$을 만족시키는 자연수 $n$의 최솟값을 구하시오. (10점)
문항 14 기하 다이어그램
[그림] 문항 14번 함수·도형 개형
[Track B · 자연E형 제5회 #14 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 (10점)]
1줄 (30%)$B(0, 3)$이고 점 $P$의 좌표는 $(2^n - 8, n)$이므로 $\overline{OB} = 3,\ \overline{OA} = 8$이다. (3점)
2줄 (40%)$(\triangle PBO\text{의 넓이}) = \dfrac{1}{2} \times 3 \times (2^n - 8) = 3\cdot 2^{n-1} - 12$이고, $(\triangle PAO\text{의 넓이}) = \dfrac{1}{2} \times 8 \times n = 4n$이므로 $S_n = |3\cdot 2^{n-1} - 4n - 12|$이다. (4점)
3줄 (30%)$n = 9$일 때 $S_9 = 3 \times 256 - 48 = 720 \le 1500$이고, $n = 10$일 때 $S_{10} = 3 \times 512 - 52 = 1484 \le 1500$이며, $n = 11$일 때 $S_{11} = 3 \times 1024 - 56 = 3016 \gt 1500$이므로 자연수 $n$의 최솟값은 $11$이다. (3점)
최종 정답 $11$
Step [문항 14] 로그함수의 그래프 위의 점과 두 삼각형 넓이의 차의 부등식 Score
Step 1 자연E형 제5회 #14 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 3점
Step 2 $B(0, 3)$으로부터 $\triangle PBO = 3\cdot 2^{n-1}-12$와 $\triangle PAO = 4n$을 구하고 $S_{10}=1484, S_{11}=3016$을 비교합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $11$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅲ-2. 정적분의 활용 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.6 유제 13 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-03-05], [12미적Ⅰ-03-06]] 전자반도체 5회 #15 · 단조증가 함수와 역함수의 정적분 합 $\int_a^b f(x)\,dx + \int_{f(a)}^{f(b)} f^{-1}(x)\,dx = b f(b) - a f(a)$ | $\tau(0)=1, \tau(2)=11$임을 확인하고 직사각형 넓이 공식 $2\times 11 - 0\times 1$을 적용합니다.
[제5회 #15] (10점)
함수 $\tau(x) = x^3 + x + 1$의 역함수를 $\tau^{-1}(x)$라 할 때, 정적분 합 $\displaystyle\int_0^2 \tau(x)\,dx + \int_1^{11} \tau^{-1}(x)\,dx$의 값을 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 5회 #15 · 단조증가 함수와 역함수의 정적분 합 $\int_a^b f(x)\,dx + \int_{f(a)}^{f(b)} f^{-1}(x)\,dx = b f(b) - a f(a)$ (10점)]
1줄 (30%)$\tau'(x) = 3x^2 + 1 \gt 0$이므로 $\tau(x)$는 증가함수이고 $\tau(0) = 1,\ \tau(2) = 8 + 2 + 1 = 11$이다. (3점)
2줄 (40%)역함수의 그래프 대칭성에 의하여 두 정적분의 합은 가로 $2$, 세로 $11$인 직사각형의 넓이와 같다. (4점)
3줄 (30%)따라서 구하는 값은 $2 \times 11 - 0 \times 1 = 22$이다. (3점)
최종 정답 $22$
Step [문항 15] Ⅲ. 정적분의 활용 — 역함수와의 정적분 결합 넓이 Score
Step 1 전자반도체 5회 #15 · 단조증가 함수와 역함수의 정적분 합 $\int_a^b f(x)\,dx + \int_{f(a)}^{f(b)} f^{-1}(x)\,dx = b f(b) - a f(a)$ 3점
Step 2 $\tau(0)=1, \tau(2)=11$임을 확인하고 직사각형 넓이 공식 $2\times 11 - 0\times 1$을 적용합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $22$ 3점