2027학년도 가천대학교 약술형 논술 자연D형 (신소재·화공생명·배터리공학군) 모의고사 제4회 수학문제집
2022 개정 교육과정 (대수 · 미적분Ⅰ) | 실전 변별편 (로그부등식·등차 최대합·정적분 극값) | 문항 7~15번 (문항당 10점, 총 90점)
[출처: 교과서 본문 대수 Ⅰ-2. 지수함수와 로그함수 (DB: ALG_Ch01_02) PDF p.8 유제 12 변형 | 성취기준: [12대수01-07], [12대수01-08]] 화공생명 4회 #7 · 진수 조건과 밑이 $2$인 로그부등식의 교집합 · [문항 7] Ⅰ. 지수함수와 로그함수 — 로그부등식의 정수해 개수
[4회 #7] (10점)
로그부등식 $\log_2(x - 1) + \log_2(7 - x) \le 3$을 만족시키는 모든 정수 $x$의 값의 합을 구하시오. (10점)
[화공생명 4회 #7 · 진수 조건과 밑이 $2$인 로그부등식의 교집합]
진수 조건 $x-1\gt 0, 7-x\gt 0$을 먼저 반드시 확인한 뒤 $(x-1)(7-x) \le 2^3$을 풉니다.
[Step 1 · 3점] [문항 7] Ⅰ. 지수함수와 로그함수 — 로그부등식의 정수해 개수
[Step 2 · 4점] 화공생명 4회 #7 · 진수 조건과 밑이 $2$인 로그부등식의 교집합
[Step 3 · 3점] 진수 조건 $x-1\gt 0, 7-x\gt 0$을 먼저 반드시 확인한 뒤 $(x-1)(7-x) \le 2^3$을 풉니다.
Ans:                   
[출처: 교과서 본문 대수 Ⅱ-1. 삼각함수 (DB: ALG_Ch02_01) PDF p.13 유제 12 변형 | 성취기준: [12대수02-02]] 화공생명 4회 #8 · 이차방정식의 판별식과 삼각부등식 결합 · [문항 8] Ⅱ. 삼각함수 — 삼각함수가 포함된 이차방정식이 실근을 가질 조건
[4회 #8] (10점)
$x$에 대한 이차방정식 $x^2 - (2\sin\theta)x + \cos^2\theta = 0$이 실근을 갖도록 하는 $\theta$ ($0 \le \theta \le \pi$)의 범위가 $\alpha \le \theta \le \beta$일 때, $\beta - \alpha$의 값을 구하시오. (10점)
[화공생명 4회 #8 · 이차방정식의 판별식과 삼각부등식 결합]
이차방정식의 판별식 $D/4 = \sin^2\theta - \cos^2\theta \ge 0$과 $\cos^2\theta = 1-\sin^2\theta$를 이용합니다.
[Step 1 · 3점] [문항 8] Ⅱ. 삼각함수 — 삼각함수가 포함된 이차방정식이 실근을 가질 조건
[Step 2 · 4점] 화공생명 4회 #8 · 이차방정식의 판별식과 삼각부등식 결합
[Step 3 · 3점] 이차방정식의 판별식 $D/4 = \sin^2\theta - \cos^2\theta \ge 0$과 $\cos^2\theta = 1-\sin^2\theta$를 이용합니다.
Ans:                   
[출처: 미래엔(황선욱) 대수 Ⅲ-1. 등차수열과 등비수열 (DB: ALG_Ch03_03) PDF p.3 유제 12 변형 | 성취기준: [12대수03-02], [12대수03-03]] 화공생명 4회 #9 · 첫째항이 양수이고 공차가 음수인 등차수열의 양수 항 판별 · [문항 9] Ⅲ. 수열 — 등차수열의 부분합이 최대가 되는 항의 번호
[4회 #9] (10점)
첫째항이 $37$이고 공차가 $-4$인 등차수열 $\{d_n\}$에서 첫째항부터 제$n$항까지의 합 $S_n$이 최대가 되도록 하는 자연수 $n$과 그때의 최댓값 $M$을 각각 구하시오. (10점)
[화공생명 4회 #9 · 첫째항이 양수이고 공차가 음수인 등차수열의 양수 항 판별]
일반항 $d_n = 41 - 4n \ge 0$을 만족시키는 마지막 양수 항까지 더할 때 부분합 $S_n$이 최대가 됩니다.
[Step 1 · 3점] [문항 9] Ⅲ. 수열 — 등차수열의 부분합이 최대가 되는 항의 번호
[Step 2 · 4점] 화공생명 4회 #9 · 첫째항이 양수이고 공차가 음수인 등차수열의 양수 항 판별
[Step 3 · 3점] 일반항 $d_n = 41 - 4n \ge 0$을 만족시키는 마지막 양수 항까지 더할 때 부분합 $S_n$이 최대가 됩니다.
Ans:                   
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅰ-1 (DB: CAL1_Ch01) PDF p.5–9 유제 12 · (교과서 12–16쪽) / Ⅲ-2 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.24–26 유제 12 · (교과서 135–137쪽) 심화 | 성취기준: [12미적Ⅰ-01-02], [12미적Ⅰ-03-05]] 자연D형 제4회 #10 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 · [문항 10] 무리함수와 직선 사이 넓이 + 2차 무한소 비의 극한
[4회 #10] (10점)
직선 $y=\dfrac{1}{2}x$와 곡선 $y=\sqrt{x}$의 제$1$사분면 교점을 $A$라 하고, 곡선 위의 점 $B(t, \sqrt{t})$ ($0 \lt t \lt 4$)와 원점 $O$가 이루는 삼각형 $OAB$의 넓이를 $T(t)$라 하자. 두 그래프 $y=\sqrt{x}, y=\dfrac{1}{2}x$와 직선 $x=t$ 사이의 넓이를 $S(t)$라 할 때, $\displaystyle\lim_{t\to 4-} \dfrac{S(t)}{\{T(t)\}^2}$을 구하시오. (10점)
문항 10 기하 다이어그램
[그림] 문항 10번 함수·도형 개형
[자연D형 제4회 #10 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입]
$\sqrt{t}=u$로 치환하여 $S(t) = \frac{1}{12}(2-u)^2(3u^2+4u+4)$로 인수분해한 뒤 $\{T(t)\}^2 = u^2(2-u)^2$으로 나눕니다.
[Step 1 · 3점] [문항 10] 무리함수와 직선 사이 넓이 + 2차 무한소 비의 극한
[Step 2 · 4점] 자연D형 제4회 #10 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입
[Step 3 · 3점] $\sqrt{t}=u$로 치환하여 $S(t) = \frac{1}{12}(2-u)^2(3u^2+4u+4)$로 인수분해한 뒤 $\{T(t)\}^2 = u^2(2-u)^2$으로 나눕니다.
Ans:                   
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅰ-1. 함수의 극한 (DB: CAL1_Ch01) PDF p.3 유제 12 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-01-01], [12미적Ⅰ-01-02]] 화공생명 4회 #11 · 분모·분자의 공통 영인자 $(x-3)$ 약분과 계수 결정 · [문항 11] Ⅰ. 함수의 극한 — 다항함수의 비율 극한과 미분계수
[4회 #11] (10점)
이차함수 $R(x) = x^2 + px + q$가 $\displaystyle\lim_{x \to 3} \dfrac{R(x)}{x^2 - 9} = \dfrac{2}{3}$를 만족시킬 때, $R(5)$의 값을 구하시오. (10점)
[화공생명 4회 #11 · 분모·분자의 공통 영인자 $(x-3)$ 약분과 계수 결정]
$x\to 3$일 때 분모가 $0$이므로 $R(3)=0$에서 $R(x)=(x-3)(x-k)$로 인수분해하여 대입합니다.
[Step 1 · 3점] [문항 11] Ⅰ. 함수의 극한 — 다항함수의 비율 극한과 미분계수
[Step 2 · 4점] 화공생명 4회 #11 · 분모·분자의 공통 영인자 $(x-3)$ 약분과 계수 결정
[Step 3 · 3점] $x\to 3$일 때 분모가 $0$이므로 $R(3)=0$에서 $R(x)=(x-3)(x-k)$로 인수분해하여 대입합니다.
Ans:                   
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅱ-2. 도함수의 활용 (DB: CAL1_Ch02) PDF p.4 유제 12 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-02-05], [12미적Ⅰ-02-06]] 화공생명 4회 #12 · 기울기가 주어진 삼차곡선의 두 접선 사이의 $y$절편 차 · [문항 12] Ⅱ. 도함수의 활용 — 삼차곡선에 접하고 주어진 직선에 평행한 접선
[4회 #12] (10점)
곡선 $y = x^3 - 3x^2 + 2$에 접하고 기울기가 $9$인 두 직선의 $y$절편의 합을 구하시오. (10점)
[화공생명 4회 #12 · 기울기가 주어진 삼차곡선의 두 접선 사이의 $y$절편 차]
도함수 $y'=3x^2-6x=9$를 풀어 두 접점의 $x$좌표를 구하고 각 접선의 방정식을 세웁니다.
[Step 1 · 3점] [문항 12] Ⅱ. 도함수의 활용 — 삼차곡선에 접하고 주어진 직선에 평행한 접선
[Step 2 · 4점] 화공생명 4회 #12 · 기울기가 주어진 삼차곡선의 두 접선 사이의 $y$절편 차
[Step 3 · 3점] 도함수 $y'=3x^2-6x=9$를 풀어 두 접점의 $x$좌표를 구하고 각 접선의 방정식을 세웁니다.
Ans:                   
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅱ-2 (DB: CAL1_Ch02) PDF p.26 유제 12 · (교과서 75쪽) 예제 3 / Ⅲ-2 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.26 유제 12 · (교과서 137쪽) 심화 | 성취기준: [12미적Ⅰ-02-05], [12미적Ⅰ-03-05]] 자연D형 제4회 #13 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 · [문항 13] 실근의 개수 함수의 불연속 + 극점 접선 + 넓이
[4회 #13] (10점)
양수 $a$에 대하여 정의된 함수 $f(x)=\begin{cases}x^3 & (x \lt 0)\\ ax(x-6) & (x\ge 0)\end{cases}$에서 실근 개수 함수 $g(t)$의 좌·우극한 차의 절댓값이 $2$가 되는 모든 $k$의 값의 합이 $3$이다. 점 $(0,-27)$에서 곡선 $y=f(x)$에 그은 접선 $y=h(x)$와 곡선 $y=ax(x-6)$ 및 $y$축이 둘러싸는 넓이를 구하시오. (10점)
문항 13 기하 다이어그램
[그림] 문항 13번 함수·도형 개형
[자연D형 제4회 #13 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입]
최솟값 $f(3)=-9a$에서 $6 - \sqrt[3]{9a} = 3 \implies a=3$을 결정하고, 극점에서의 수평접선 $h(x)=-27$과 이루는 넓이를 적분합니다.
[Step 1 · 3점] [문항 13] 실근의 개수 함수의 불연속 + 극점 접선 + 넓이
[Step 2 · 4점] 자연D형 제4회 #13 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입
[Step 3 · 3점] 최솟값 $f(3)=-9a$에서 $6 - \sqrt[3]{9a} = 3 \implies a=3$을 결정하고, 극점에서의 수평접선 $h(x)=-27$과 이루는 넓이를 적분합니다.
Ans:                   
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅲ-1. 부정적분과 정적분 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.3 유제 12 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-03-02], [12미적Ⅰ-03-03], [12미적Ⅰ-03-04]] 화공생명 4회 #14 · 정적분 함수 $W(x) = \int_1^x (t^2-5t+4)\,dt$의 극댓값과 극솟값 · [문항 14] Ⅲ. 부정적분과 정적분 — 정적분으로 정의된 함수의 극값
[4회 #14] (10점)
함수 $W(x) = \displaystyle\int_1^x (3t^2 - 15t + 12)\,dt$의 극댓값과 극솟값의 합을 구하시오. (10점)
[화공생명 4회 #14 · 정적분 함수 $W(x) = \int_1^x (t^2-5t+4)\,dt$의 극댓값과 극솟값]
양변을 미분하여 $W'(x) = 3(x-1)(x-4) = 0$에서 극대점 $x=1$과 극소점 $x=4$를 찾습니다.
[Step 1 · 3점] [문항 14] Ⅲ. 부정적분과 정적분 — 정적분으로 정의된 함수의 극값
[Step 2 · 4점] 화공생명 4회 #14 · 정적분 함수 $W(x) = \int_1^x (t^2-5t+4)\,dt$의 극댓값과 극솟값
[Step 3 · 3점] 양변을 미분하여 $W'(x) = 3(x-1)(x-4) = 0$에서 극대점 $x=1$과 극소점 $x=4$를 찾습니다.
Ans:                   
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅲ-2. 정적분의 활용 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.6 유제 12 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-03-05], [12미적Ⅰ-03-06]] 화공생명 4회 #15 · 등감속도 운동에서 속도가 $0$이 되는 시각과 정적분 이동 거리 · [문항 15] Ⅲ. 정적분의 활용 — 제동 후 정지할 때까지 달린 거리
[4회 #15] (10점)
직선 궤도를 $24\,\text{m/s}$의 속도로 달리던 열차가 제동을 건 후 $t$초에서의 속도가 $v(t) = 24 - 4t$ ($\text{m/s}$)라 한다. 제동을 건 순간부터 열차가 완전히 정지할 때까지 이동한 거리 $D$를 구하시오. (10점)
[화공생명 4회 #15 · 등감속도 운동에서 속도가 $0$이 되는 시각과 정적분 이동 거리]
정지할 때는 속도 $v(t)=0$이므로 정지 시각 $t=6$을 먼저 구한 뒤 $\int_0^6 v(t)\,dt$를 계산합니다.
[Step 1 · 3점] [문항 15] Ⅲ. 정적분의 활용 — 제동 후 정지할 때까지 달린 거리
[Step 2 · 4점] 화공생명 4회 #15 · 등감속도 운동에서 속도가 $0$이 되는 시각과 정적분 이동 거리
[Step 3 · 3점] 정지할 때는 속도 $v(t)=0$이므로 정지 시각 $t=6$을 먼저 구한 뒤 $\int_0^6 v(t)\,dt$를 계산합니다.
Ans: