2027학년도 가천대학교 약술형 논술 자연E형 (전기·전자·차세대반도체공학군) 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 13 변형 | 성취기준: [12대수01-01], [12대수01-02]] 전자반도체 2회 #7 · 밑이 $5$와 $3$인 거듭제곱근 지수 정리 | 거듭제곱근을 유리수 지수 $p^{3/5}=5^3$, $q^{2/3}=3^4$으로 고쳐 $p, q$를 밑 $5, 3$의 거듭제곱으로 나타냅니다.
[제2회 #7] (10점)
두 양수 $p, q$가 $\sqrt[5]{p^3} = 125$, $\sqrt[3]{q^2} = 81$을 만족시킬 때, $\log_5 p + \log_3 q$의 값을 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 2회 #7 · 밑이 $5$와 $3$인 거듭제곱근 지수 정리 (10점)]
1줄 (30%)거듭제곱근을 유리수 지수로 나타내면 $p^{3/5} = 125 = 5^3$에서 $p = 5^5$이다. (3점)
2줄 (40%)마찬가지로 $q^{2/3} = 81 = 3^4$에서 $q^{1/3} = 3^2$이므로 $q = 3^6$이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 $\log_5 p + \log_3 q = \log_5 5^5 + \log_3 3^6 = 5 + 6 = 11$이다. (3점)
최종 정답 $11$
Step [문항 7] Ⅰ. 지수와 로그 — 지수 방정식 연립과 거듭제곱근의 곱 Score
Step 1 전자반도체 2회 #7 · 밑이 $5$와 $3$인 거듭제곱근 지수 정리 3점
Step 2 거듭제곱근을 유리수 지수 $p^{3/5}=5^3$, $q^{2/3}=3^4$으로 고쳐 $p, q$를 밑 $5, 3$의 거듭제곱으로 나타냅니다. 4점
Step 3 최종 정답: $11$ 3점
[출처: 교과서 본문 대수 Ⅰ-2. 지수함수와 로그함수 (DB: ALG_Ch01_02) PDF p.8 유제 13 변형 | 성취기준: [12대수01-07], [12대수01-08]] 전자반도체 2회 #8 · 닫힌구간에서 합성 로그함수의 최댓값·최솟값 | 진수 $u(x) = (x-3)^2 + 9$의 구간 $[1, 6]$에서의 최댓값과 최솟값을 먼저 구합니다.
[제2회 #8] (10점)
닫힌구간 $[1, 6]$에서 함수 $\Lambda(x) = \log_3(x^2 - 6x + 18)$의 최댓값을 $M$, 최솟값을 $m$이라 할 때, $3^M + 3^m$의 값을 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 2회 #8 · 닫힌구간에서 합성 로그함수의 최댓값·최솟값 (10점)]
1줄 (30%)진수를 완전제곱식으로 변형하면 $u(x) = x^2 - 6x + 18 = (x - 3)^2 + 9$이다. (3점)
2줄 (40%)닫힌구간 $[1, 6]$에서 $x = 3$일 때 진수의 최솟값은 $9$이고, $x = 6$일 때 진수의 최댓값은 $(6 - 3)^2 + 9 = 18$이다. (4점)
3줄 (30%)밑 $3 \gt 1$이므로 $M = \log_3 18,\ m = \log_3 9$이고, 따라서 $3^M + 3^m = 18 + 9 = 27$이다. (3점)
최종 정답 $27$
Step [문항 8] Ⅰ. 지수함수와 로그함수 — 로그함수의 최대·최소와 진수의 이차식 Score
Step 1 전자반도체 2회 #8 · 닫힌구간에서 합성 로그함수의 최댓값·최솟값 3점
Step 2 진수 $u(x) = (x-3)^2 + 9$의 구간 $[1, 6]$에서의 최댓값과 최솟값을 먼저 구합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $27$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 대수 Ⅲ-1. 등차수열과 등비수열 (DB: ALG_Ch03_03) PDF p.3 유제 13 변형 | 성취기준: [12대수03-02], [12대수03-03]] 전자반도체 2회 #9 · 세 수가 등차수열과 등비수열을 동시에 이룰 조건 | 등차중항으로 $\alpha_2 = 5$를 먼저 구하고, 공차 $d \gt 0$에 대하여 등비중항 $(\alpha_2+1)^2 = \alpha_1(\alpha_3+5)$를 세웁니다.
[제2회 #9] (10점)
공차가 양수인 등차수열 $\{\alpha_n\}$에서 $\alpha_1 + \alpha_2 + \alpha_3 = 15$이고, 세 항 $\alpha_1, \alpha_2 + 1, \alpha_3 + 5$가 이 순서대로 등비수열을 이룰 때, $\alpha_{10}$의 값을 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 2회 #9 · 세 수가 등차수열과 등비수열을 동시에 이룰 조건 (10점)]
1줄 (30%)등차중항 성질에 의하여 $\alpha_1 + \alpha_2 + \alpha_3 = 3\alpha_2 = 15$이므로 $\alpha_2 = 5$이다. (3점)
2줄 (40%)공차를 $d$ ($d \gt 0$)라 하면 $\alpha_1 = 5 - d,\ \alpha_3 = 5 + d$이고, 등비중항 조건에서 $(5 + 1)^2 = (5 - d)(10 + d) \iff 36 = 50 - 5d - d^2$이다. (4점)
3줄 (30%)$d^2 + 5d - 14 = (d + 7)(d - 2) = 0$에서 $d = 2$이므로 $\alpha_{10} = \alpha_2 + 8d = 5 + 16 = 21$이다. (3점)
최종 정답 $21$
Step [문항 9] Ⅲ. 수열 — 등차수열과 등비수열의 혼합 조건 추론 Score
Step 1 전자반도체 2회 #9 · 세 수가 등차수열과 등비수열을 동시에 이룰 조건 3점
Step 2 등차중항으로 $\alpha_2 = 5$를 먼저 구하고, 공차 $d \gt 0$에 대하여 등비중항 $(\alpha_2+1)^2 = \alpha_1(\alpha_3+5)$를 세웁니다. 4점
Step 3 최종 정답: $21$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅰ-1. 함수의 극한 (DB: CAL1_Ch01) PDF p.3 유제 13 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-01-01], [12미적Ⅰ-01-02]] 전자반도체 2회 #10 · 최고차항 계수가 $1$인 삼차함수의 두 영인자 극한 조건 | $\Omega(0)=0$과 $\Omega(2)=0$으로부터 $\Omega(x) = x(x-2)(x-k)$로 놓고 극한 조건을 적용합니다.
[제2회 #10] (10점)
최고차항의 계수가 $1$인 삼차함수 $\Omega(x)$가 $\Omega(0) = 0$, $\displaystyle\lim_{x \to 2} \dfrac{\Omega(x)}{x - 2} = 10$을 만족시킬 때, $\Omega(3)$의 값을 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 2회 #10 · 최고차항 계수가 $1$인 삼차함수의 두 영인자 극한 조건 (10점)]
1줄 (30%)$\Omega(0) = 0$이고 $x \to 2$일 때 분모가 $0$이므로 $\Omega(2) = 0$이다. 따라서 $\Omega(x) = x(x - 2)(x - k)$로 놓을 수 있다. (3점)
2줄 (40%)극한 조건에 대입하면 $\displaystyle\lim_{x \to 2} \dfrac{x(x - 2)(x - k)}{x - 2} = 2(2 - k) = 10$이므로 $2 - k = 5 \implies k = -3$이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 $\Omega(x) = x(x - 2)(x + 3)$이므로 $\Omega(3) = 3 \times 1 \times 6 = 18$이다. (3점)
최종 정답 $18$
Step [문항 10] Ⅰ. 함수의 극한 — 삼차다항식의 극한과 미분계수 결정 Score
Step 1 전자반도체 2회 #10 · 최고차항 계수가 $1$인 삼차함수의 두 영인자 극한 조건 3점
Step 2 $\Omega(0)=0$과 $\Omega(2)=0$으로부터 $\Omega(x) = x(x-2)(x-k)$로 놓고 극한 조건을 적용합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $18$ 3점
[출처: 대수 Ⅱ-1 삼각함수의 그래프 — 탄젠트함수 (DB: ALG_Ch02_01) PDF p.23–24 유제 13 · 예제 3 문제 8 심화 | 성취기준: [12대수02-02]] 자연E형 제2회 #11 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 | 점대칭 성질 $a+b=1$과 $b-a=4/3$를 연립하여 $a=-1/6, b=7/6$을 구한 뒤 신발끈 공식으로 $\triangle OAB$ 넓이를 계산합니다.
[제2회 #11] (10점)
열린구간 $\left(-\dfrac{1}{2}, \dfrac{3}{2}\right)$에서 대칭 중심 $\left(\dfrac{1}{2}, 0\right)$을 지나고 기울기가 양수($\lt \pi$)인 직선이 곡선 $y = \tan\pi x$와 만나는 두 교점을 $A(a, \tan a\pi),\ B(b, \tan b\pi)$ ($a \lt b$)라 하자. 두 교점의 $x$좌표 차가 $b - a = \dfrac{4}{3}$일 때, 원점 $O$에 대한 삼각형 $OAB$의 넓이를 구하시오. (10점)
문항 11 기하 다이어그램
[그림] 문항 11번 함수·도형 개형
[Track B · 자연E형 제2회 #11 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 (10점)]
1줄 (30%)$\tan \pi(1 - x) = -\tan \pi x$이므로 그래프와 직선은 모두 점 $\left(\dfrac{1}{2}, 0\right)$에 대하여 대칭이고, 두 교점도 이 점에 대하여 대칭이므로 $a + b = 1$, $\tan b\pi = -\tan a\pi$이다. (3점)
2줄 (40%)$a + b = 1$, $b - a = \dfrac{4}{3}$에서 $a = -\dfrac{1}{6}$, $b = \dfrac{7}{6}$이고 $A\left(-\dfrac{1}{6}, -\dfrac{\sqrt{3}}{3}\right)$, $B\left(\dfrac{7}{6}, \dfrac{\sqrt{3}}{3}\right)$이다. (기울기 $\dfrac{\sqrt{3}}{2}$는 양수이고 $\pi$보다 작다.) (4점)
3줄 (30%)$\triangle OAB = \dfrac{1}{2}\left|x_A y_B - x_B y_A\right| = \dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{\sqrt{3}}{3}\left(-\dfrac{1}{6} + \dfrac{7}{6}\right) = \dfrac{\sqrt{3}}{6}$이다. (3점)
최종 정답 $\dfrac{\sqrt{3}}{6}$
Step [문항 11] 탄젠트함수의 주기와 그래프 Score
Step 1 자연E형 제2회 #11 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 3점
Step 2 점대칭 성질 $a+b=1$과 $b-a=4/3$를 연립하여 $a=-1/6, b=7/6$을 구한 뒤 신발끈 공식으로 $\triangle OAB$ 넓이를 계산합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $\dfrac{\sqrt{3}}{6}$ 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 2회 #12 · 이차곡선 밖의 점에서 그은 두 접선의 접점 방정식 | 접점의 좌표를 $(t, t^2-2t+3)$으로 놓고 접선의 방정식에 $(2, -1)$을 대입합니다.
[제2회 #12] (10점)
점 $(2, -1)$에서 포물선 $y = x^2 - 2x + 3$에 그은 두 접선의 기울기를 각각 $m_1, m_2$라 할 때, $m_1 + m_2$와 $m_1 m_2$의 값을 각각 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 2회 #12 · 이차곡선 밖의 점에서 그은 두 접선의 접점 방정식 (10점)]
1줄 (30%)접점을 $(t, t^2 - 2t + 3)$이라 하면 접선의 기울기는 $m = 2t - 2$이고 접선의 방정식은 $y = (2t - 2)(x - t) + t^2 - 2t + 3$이다. (3점)
2줄 (40%)이 직선이 점 $(2, -1)$을 지나므로 $-1 = (2t - 2)(2 - t) + t^2 - 2t + 3 \iff t^2 - 4t = 0$에서 $t = 0$ 또는 $t = 4$이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 두 접선의 기울기는 $m_1 = -2,\ m_2 = 6$이므로 $m_1 + m_2 = 4$, $m_1 m_2 = -12$이다. (3점)
최종 정답 $m_1 + m_2 = 4,\ m_1 m_2 = -12$
Step [문항 12] Ⅱ. 도함수의 활용 — 곡선 밖의 점에서 그은 접선의 기울기 곱 Score
Step 1 전자반도체 2회 #12 · 이차곡선 밖의 점에서 그은 두 접선의 접점 방정식 3점
Step 2 접점의 좌표를 $(t, t^2-2t+3)$으로 놓고 접선의 방정식에 $(2, -1)$을 대입합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $m_1 + m_2 = 4,\ m_1 m_2 = -12$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅱ-2. 도함수의 활용 (DB: CAL1_Ch02) PDF p.6 유제 13 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-02-07], [12미적Ⅰ-02-08]] 전자반도체 2회 #13 · 최고차항 양수인 사차함수의 도함수가 중근 또는 허근을 가질 조건 | 도함수 $D'(x) = 4x(x^2 - 3x + a)$가 서로 다른 세 실근을 갖지 않을 조건을 구합니다.
[제2회 #13] (10점)
양수 $a$에 대하여 사차함수 $D(x) = x^4 - 4x^3 + 2ax^2$이 극댓값을 갖지 않도록 하는 실수 $a$의 최솟값을 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 2회 #13 · 최고차항 양수인 사차함수의 도함수가 중근 또는 허근을 가질 조건 (10점)]
1줄 (30%)미분하면 $D'(x) = 4x^3 - 12x^2 + 4ax = 4x(x^2 - 3x + a)$이다. (3점)
2줄 (40%)최고차항 계수가 양수인 사차함수가 극댓값을 갖지 않으려면 방정식 $D'(x) = 0$이 서로 다른 세 실근을 갖지 않아야 한다. (4점)
3줄 (30%)$a \gt 0$이므로 이차방정식 $x^2 - 3x + a = 0$의 판별식 $9 - 4a \le 0$이어야 하며, 따라서 양수 $a$의 최솟값은 $\dfrac{9}{4}$이다. (3점)
최종 정답 $\dfrac{9}{4}$
Step [문항 13] Ⅱ. 도함수의 활용 — 사차함수가 극댓값을 갖지 않을 조건 Score
Step 1 전자반도체 2회 #13 · 최고차항 양수인 사차함수의 도함수가 중근 또는 허근을 가질 조건 3점
Step 2 도함수 $D'(x) = 4x(x^2 - 3x + a)$가 서로 다른 세 실근을 갖지 않을 조건을 구합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $\dfrac{9}{4}$ 3점
[출처: 대수 Ⅰ-2 로그함수의 그래프 (DB: ALG_Ch01_02) PDF p.8 유제 13 · 예제 2 심화 / 지수함수와 로그함수의 활용 (DB: ALG_Ch01_02) PDF p.14 유제 13 · 예제 1 심화 | 성취기준: [12대수01-07], [12대수01-08]] 자연E형 제2회 #14 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 | $B(0, 2)$를 이용해 $S_n = 2\log_2(2^{2n-2}+1)$을 유도하고 $2^{2n-2}+1 \gt 2^{1013}$이 성립하는 최소 자연수 $n$을 찾습니다.
[제2회 #14] (10점)
고정점 $A(-4, 0)$과 로그함수 $f(x) = \log_2(x + 4)$의 $y$절편 $B$가 있다. $2$ 이상인 자연수 $n$에 대하여 곡선 $y=f(x)$ 위의 점 $P(4^n, f(4^n))$가 이루는 두 삼각형 $PBO, PBA$의 넓이의 차를 $S_n$이라 할 때, 부등식 $S_n \gt 2026$을 만족시키는 자연수 $n$의 최솟값을 구하시오. (10점)
문항 14 기하 다이어그램
[그림] 문항 14번 함수·도형 개형
[Track B · 자연E형 제2회 #14 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 (10점)]
1줄 (30%)$B(0, 2)$, $P(X, Y)$ (단, $X = 4^n$, $Y = \log_2(4^n + 4)$)라 하면 $\triangle PBO = \dfrac{1}{2}\cdot 2\cdot X = X$, $\triangle PBA = \dfrac{1}{2}\left|4Y - 2(X + 4)\right| = X + 4 - 2Y$이다. (3점)
2줄 (40%)$S_n = 2Y - 4 = 2\log_2 \dfrac{4^n + 4}{4} = 2\log_2(2^{2n-2} + 1)$이므로 $S_n \gt 2026 \iff 2^{2n-2} + 1 \gt 2^{1013}$이다. (4점)
3줄 (30%)$2n - 2$는 짝수이므로 $2n - 2 \le 1012$이면 $2^{2n-2} + 1 \lt 2^{1013}$, $2n - 2 \ge 1014$이면 성립한다. 따라서 $n \ge 508$이고 최솟값은 $508$이다. (3점)
최종 정답 $508$
Step [문항 14] 로그함수의 그래프와 활용 Score
Step 1 자연E형 제2회 #14 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 3점
Step 2 $B(0, 2)$를 이용해 $S_n = 2\log_2(2^{2n-2}+1)$을 유도하고 $2^{2n-2}+1 \gt 2^{1013}$이 성립하는 최소 자연수 $n$을 찾습니다. 4점
Step 3 최종 정답: $508$ 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 2회 #15 · $f'(x)+g'(x)$와 $f'(x)-g'(x)$의 부정적분 결합 | 두 식을 각각 부정적분하여 $f(x)+g(x)$와 $f(x)-g(x)$를 구한 뒤 연립합니다.
[제2회 #15] (10점)
두 다항함수 $f(x), g(x)$가 모든 실수 $x$에 대하여 $\dfrac{d}{dx}\{f(x) + g(x)\} = 4x + 2$, $\dfrac{d}{dx}\{f(x) - g(x)\} = 6x^2 - 2$를 만족시키고 $f(0) = 1,\ g(0) = 3$일 때, $f(2) + g(1)$의 값을 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 2회 #15 · $f'(x)+g'(x)$와 $f'(x)-g'(x)$의 부정적분 결합 (10점)]
1줄 (30%)초기조건 $f(0) + g(0) = 4$, $f(0) - g(0) = -2$를 이용하여 부정적분하면 $f(x) + g(x) = 2x^2 + 2x + 4$이다. (3점)
2줄 (40%)마찬가지로 $f(x) - g(x) = 2x^3 - 2x - 2$이다. (4점)
3줄 (30%)두 식을 연립하면 $f(x) = x^3 + x^2 + 1$, $g(x) = -x^3 + x^2 + 2x + 3$이므로 $f(2) + g(1) = 13 + 5 = 18$이다. (3점)
최종 정답 $18$
Step [문항 15] Ⅲ. 부정적분과 정적분 — 도함수 차의 적분과 연립 함수 추론 Score
Step 1 전자반도체 2회 #15 · $f'(x)+g'(x)$와 $f'(x)-g'(x)$의 부정적분 결합 3점
Step 2 두 식을 각각 부정적분하여 $f(x)+g(x)$와 $f(x)-g(x)$를 구한 뒤 연립합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $18$ 3점