2027학년도 가천대학교 약술형 논술 자연E형 (전기·전자·차세대반도체공학군) 모의고사 제3회 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 3회 #7 · $\log_2(1 + 1/k)$의 진수 분수 통분과 연쇄 약분 | $1 + \frac{1}{k} = \frac{k+1}{k}$로 통분한 뒤 로그의 덧셈을 진수의 곱셈으로 합칩니다.
[제3회 #7] (10점)
합 $L = \displaystyle\sum_{k=1}^{31} \log_2\left(1 + \dfrac{1}{k}\right)$의 값을 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 3회 #7 · $\log_2(1 + 1/k)$의 진수 분수 통분과 연쇄 약분 (10점)]
1줄 (30%)일반항의 진수를 통분하면 $1 + \dfrac{1}{k} = \dfrac{k + 1}{k}$이다. (3점)
2줄 (40%)로그의 성질에 의하여 $L = \log_2\left(\dfrac{2}{1} \times \dfrac{3}{2} \times \dfrac{4}{3} \times \cdots \times \dfrac{32}{31}\right)$이다. (4점)
3줄 (30%)연쇄 약분하면 $L = \log_2 32 = \log_2 2^5 = 5$이다. (3점)
최종 정답 $5$
Step [문항 7] Ⅰ. 지수와 로그 — 로그의 진수 곱셈 소거 급수 Score
Step 1 전자반도체 3회 #7 · $\log_2(1 + 1/k)$의 진수 분수 통분과 연쇄 약분 3점
Step 2 $1 + \frac{1}{k} = \frac{k+1}{k}$로 통분한 뒤 로그의 덧셈을 진수의 곱셈으로 합칩니다. 4점
Step 3 최종 정답: $5$ 3점
[출처: 교과서 본문 대수 Ⅱ-1. 삼각함수 (DB: ALG_Ch02_01) PDF p.13 유제 13 변형 | 성취기준: [12대수02-02]] 전자반도체 3회 #8 · $\cos^2 x$를 $1-\sin^2 x$로 변환한 삼각방정식과 대칭성 | $\cos^2 x = 1 - \sin^2 x$를 대입하여 $\sin x$에 대한 이차방정식으로 인수분해합니다.
[제3회 #8] (10점)
$0 \le x \le 2\pi$일 때, 방정식 $2\cos^2 x + 3\sin x - 3 = 0$의 서로 다른 모든 실근의 합을 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 3회 #8 · $\cos^2 x$를 $1-\sin^2 x$로 변환한 삼각방정식과 대칭성 (10점)]
1줄 (30%)$\cos^2 x = 1 - \sin^2 x$를 대입하여 정리하면 $2(1 - \sin^2 x) + 3\sin x - 3 = 0 \iff 2\sin^2 x - 3\sin x + 1 = 0$이다. (3점)
2줄 (40%)인수분해하면 $(2\sin x - 1)(\sin x - 1) = 0$이므로 $\sin x = \dfrac{1}{2}$ 또는 $\sin x = 1$이다. (4점)
3줄 (30%)$0 \le x \le 2\pi$에서 실근은 $x = \dfrac{\pi}{6},\ \dfrac{5\pi}{6},\ \dfrac{\pi}{2}$이므로 모든 실근의 합은 $\dfrac{3\pi}{2}$이다. (3점)
최종 정답 $\dfrac{3\pi}{2}$
Step [문항 8] Ⅱ. 삼각함수 — 삼각방정식의 모든 실근의 합 Score
Step 1 전자반도체 3회 #8 · $\cos^2 x$를 $1-\sin^2 x$로 변환한 삼각방정식과 대칭성 3점
Step 2 $\cos^2 x = 1 - \sin^2 x$를 대입하여 $\sin x$에 대한 이차방정식으로 인수분해합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $\dfrac{3\pi}{2}$ 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 3회 #9 · $S_4 / S_2 = 1 + r^2$ 인수분해를 이용한 등비수열 추론 | $S_4 = S_2(1 + r^2)$ 관계를 이용하면 공비 $r \lt 0$을 빠르게 구할 수 있습니다.
[제3회 #9] (10점)
공비가 음수인 등비수열 $\{e_n\}$의 첫째항부터 제$n$항까지의 합을 $S_n$이라 하자. $S_2 = -3$, $S_4 = -15$일 때, $e_5$의 값을 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 3회 #9 · $S_4 / S_2 = 1 + r^2$ 인수분해를 이용한 등비수열 추론 (10점)]
1줄 (30%)등비수열의 부분합 성질에 의하여 $S_4 = e_1 + e_2 + r^2(e_1 + e_2) = S_2(1 + r^2)$이다. (3점)
2줄 (40%)$-15 = -3(1 + r^2)$에서 $1 + r^2 = 5 \implies r^2 = 4$이고, 공비가 음수이므로 $r = -2$이다. (4점)
3줄 (30%)$S_2 = e_1(1 - 2) = -e_1 = -3$에서 $e_1 = 3$이므로 $e_5 = 3 \times (-2)^4 = 48$이다. (3점)
최종 정답 $48$
Step [문항 9] Ⅲ. 수열 — 공비가 음수인 등비수열의 부분합과 항 결정 Score
Step 1 전자반도체 3회 #9 · $S_4 / S_2 = 1 + r^2$ 인수분해를 이용한 등비수열 추론 3점
Step 2 $S_4 = S_2(1 + r^2)$ 관계를 이용하면 공비 $r \lt 0$을 빠르게 구할 수 있습니다. 4점
Step 3 최종 정답: $48$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅰ-2. 함수의 연속 (DB: CAL1_Ch01) PDF p.6 유제 13 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-01-03], [12미적Ⅰ-01-04]] 전자반도체 3회 #10 · 불연속 점에서 $\{h(x)\}^2$이 연속이 되기 위한 좌·우극한 절댓값 일치 | $x=1$에서 $\{h(x)\}^2$의 좌극한과 우극한이 같아야 하므로 $(2+a)^2 = (-3+a)^2$을 풉니다.
[제3회 #10] (10점)
함수 $h(x) = \begin{cases} 2x + a & (x \lt 1) \\ x^2 - 4x + a & (x \ge 1) \end{cases}$에 대하여 함수 $\{h(x)\}^2$이 실수 전체의 집합에서 연속일 때, 상수 $a$의 값을 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 3회 #10 · 불연속 점에서 $\{h(x)\}^2$이 연속이 되기 위한 좌·우극한 절댓값 일치 (10점)]
1줄 (30%)$x \to 1-$일 때 $h(x) \to 2 + a$이고, $x \to 1+$일 때 $h(x) \to 1 - 4 + a = a - 3$이다. (3점)
2줄 (40%)함수 $\{h(x)\}^2$이 $x = 1$에서 연속이려면 $(a + 2)^2 = (a - 3)^2$이어야 한다. (4점)
3줄 (30%)전개하여 정리하면 $a^2 + 4a + 4 = a^2 - 6a + 9 \implies 10a = 5$이므로 $a = \dfrac{1}{2}$이다. (3점)
최종 정답 $\dfrac{1}{2}$
Step [문항 10] Ⅰ. 함수의 연속 — 제곱된 조각함수의 연속 조건 Score
Step 1 전자반도체 3회 #10 · 불연속 점에서 $\{h(x)\}^2$이 연속이 되기 위한 좌·우극한 절댓값 일치 3점
Step 2 $x=1$에서 $\{h(x)\}^2$의 좌극한과 우극한이 같아야 하므로 $(2+a)^2 = (-3+a)^2$을 풉니다. 4점
Step 3 최종 정답: $\dfrac{1}{2}$ 3점
[출처: 대수 Ⅱ-1. 탄젠트함수의 주기와 그래프 (DB: ALG_Ch02_01) PDF p.23–24 유제 13 · 예제 3, 문제 7, 문제 8 변형 | 성취기준: [12대수02-02]] 자연E형 제3회 #11 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 | 주기 $1/3$인 탄젠트 그래프의 대칭 중심 $(1/6, 0)$ 성질로부터 $a+b=1/3$을 얻고 $a+2b=3/4$과 연립합니다.
[제3회 #11] (10점)
구간 $-\dfrac{1}{6} \lt x \lt \dfrac{1}{2}$에서 점 $\left(\dfrac{1}{6}, 0\right)$을 지나는 양의 기울기 직선이 주기함수 $y = \tan 3\pi x$의 그래프와 만나는 두 점의 $x$좌표를 $a, b$ ($a \lt b$)라 하자. $a + 2b = \dfrac{3}{4}$일 때, $\cos\{(2a + b)\pi\}$의 값을 구하시오. (10점)
문항 11 기하 다이어그램
[그림] 문항 11번 함수·도형 개형
[Track B · 자연E형 제3회 #11 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 (10점)]
1줄 (30%)함수 $y = \tan 3\pi x$의 주기는 $\dfrac{1}{3}$이고, 주어진 구간에서 그래프와 직선은 모두 점 $\left(\dfrac{1}{6}, 0\right)$에 대하여 점대칭이므로 $\dfrac{a + b}{2} = \dfrac{1}{6}$, 즉 $a + b = \dfrac{1}{3}$이다. (3점)
2줄 (40%)$a + b = \dfrac{1}{3}$과 $a + 2b = \dfrac{3}{4}$을 연립하면 $b = \dfrac{5}{12}$, $a = -\dfrac{1}{12}$이므로 $2a + b = \dfrac{1}{4}$이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 $\cos\{(2a + b)\pi\} = \cos\dfrac{\pi}{4} = \dfrac{\sqrt{2}}{2}$이다. (3점)
최종 정답 $\dfrac{\sqrt{2}}{2}$
Step [문항 11] 삼각함수의 주기와 그래프 Score
Step 1 자연E형 제3회 #11 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 3점
Step 2 주기 $1/3$인 탄젠트 그래프의 대칭 중심 $(1/6, 0)$ 성질로부터 $a+b=1/3$을 얻고 $a+2b=3/4$과 연립합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $\dfrac{\sqrt{2}}{2}$ 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 3회 #12 · $\lim_{h\to 0}\frac{f(a+ph)-f(a+qh)}{h} = (p-q)f'(a)$ 구조 | 분자에 $-\eta(2) + \eta(2)$를 더하고 빼서 미분계수의 정의 $5\eta'(2)$로 바꿉니다.
[제3회 #12] (10점)
다항함수 $\eta(x) = x^3 - 2x^2 + 5x - 1$에 대하여 극한값 $\displaystyle\lim_{h \to 0} \dfrac{\eta(2 + 3h) - \eta(2 - 2h)}{h}$를 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 3회 #12 · $\lim_{h\to 0}\frac{f(a+ph)-f(a+qh)}{h} = (p-q)f'(a)$ 구조 (10점)]
1줄 (30%)미분계수의 정의에 의하여 주어진 극한식은 $3\eta'(2) - (-2)\eta'(2) = 5\eta'(2)$이다. (3점)
2줄 (40%)함수 $\eta(x)$를 미분하면 $\eta'(x) = 3x^2 - 4x + 5$이다. (4점)
3줄 (30%)$\eta'(2) = 12 - 8 + 5 = 9$이므로 구하는 극한값은 $5 \times 9 = 45$이다. (3점)
최종 정답 $45$
Step [문항 12] Ⅱ. 미분계수와 도함수 — 미분계수의 정의를 이용한 극한값 계산 Score
Step 1 전자반도체 3회 #12 · $\lim_{h\to 0}\frac{f(a+ph)-f(a+qh)}{h} = (p-q)f'(a)$ 구조 3점
Step 2 분자에 $-\eta(2) + \eta(2)$를 더하고 빼서 미분계수의 정의 $5\eta'(2)$로 바꿉니다. 4점
Step 3 최종 정답: $45$ 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 3회 #13 · 정사각형 판의 네 귀퉁이를 잘라 만든 상자의 부피 최대화 | 밑면은 한 변의 길이가 $12-2x$인 정사각형이고 높이는 $x$ ($0\lt x\lt 6$)이므로 $V(x)=x(12-2x)^2$을 미분합니다.
[제3회 #13] (10점)
한 변의 길이가 $12$인 정사각형 모양의 금속판의 네 귀퉁이에서 한 변의 길이가 $x$인 정사각형을 잘라 내고 남은 부분을 접어 뚜껑이 없는 직육면체 모양의 상자를 만들 때, 상자의 부피의 최댓값을 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 3회 #13 · 정사각형 판의 네 귀퉁이를 잘라 만든 상자의 부피 최대화 (10점)]
1줄 (30%)상자의 밑면의 한 변의 길이는 $12 - 2x$, 높이는 $x$ ($0 \lt x \lt 6$)이므로 부피는 $V(x) = x(12 - 2x)^2 = 4x(x - 6)^2$이다. (3점)
2줄 (40%)미분하면 $V'(x) = 4(x - 6)^2 + 8x(x - 6) = 4(x - 6)(3x - 6) = 12(x - 2)(x - 6) = 0$이므로 $x = 2$에서 극대이자 최대이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 최대 부피는 $V(2) = 2 \times (12 - 4)^2 = 2 \times 64 = 128$이다. (3점)
최종 정답 $128$
Step [문항 13] Ⅱ. 도함수의 활용 — 직육면체 부피의 최댓값 Score
Step 1 전자반도체 3회 #13 · 정사각형 판의 네 귀퉁이를 잘라 만든 상자의 부피 최대화 3점
Step 2 밑면은 한 변의 길이가 $12-2x$인 정사각형이고 높이는 $x$ ($0\lt x\lt 6$)이므로 $V(x)=x(12-2x)^2$을 미분합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $128$ 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.13 유제 13 · 문제 3, 문제 4 변형 | 성취기준: [12대수01-07], [12대수01-08]] 자연E형 제3회 #14 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 | $P(2^n-4, n)$과 $B(0, 2)$에서 $\triangle PBO = 2^n - 4, \triangle PAO = n$을 구해 $2^n - n - 4 \gt 1000$에 거듭제곱을 대입합니다.
[제3회 #14] (10점)
좌표평면 위의 점 $A(-2, 0)$과 곡선 $f(x) = \log_2(x + 4)$가 $y$축과 만나는 점 $B$에 대하여, $x$좌표가 $2^n - 4$ ($n \ge 2$)인 곡선 위의 점을 $P$라 하자. 원점 $O$에 대한 두 삼각형 $PBO, PAO$의 넓이의 차 $S_n$이 $S_n \gt 1000$을 만족시키는 최소 자연수 $n$을 구하시오. (10점)
문항 14 기하 다이어그램
[그림] 문항 14번 함수·도형 개형
[Track B · 자연E형 제3회 #14 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 (10점)]
1줄 (30%)$B(0, 2)$이고 점 $P$의 좌표는 $(2^n - 4, n)$이므로 $\overline{OB} = 2, \overline{OA} = 2$이다. (3점)
2줄 (40%)$(\triangle PBO\text{의 넓이}) = \dfrac{1}{2} \times 2 \times (2^n - 4) = 2^n - 4$, $(\triangle PAO\text{의 넓이}) = \dfrac{1}{2} \times 2 \times n = n$이므로 $S_n = |2^n - n - 4|$이다. (4점)
3줄 (30%)$S_9 = 512 - 13 = 499 \le 1000$, $S_{10} = 1024 - 14 = 1010 \gt 1000$이므로 구하는 자연수 $n$의 최솟값은 $10$이다. (3점)
최종 정답 $10$
Step [문항 14] 지수함수와 로그함수의 활용, 삼각형의 넓이 Score
Step 1 자연E형 제3회 #14 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 3점
Step 2 $P(2^n-4, n)$과 $B(0, 2)$에서 $\triangle PBO = 2^n - 4, \triangle PAO = n$을 구해 $2^n - n - 4 \gt 1000$에 거듭제곱을 대입합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $10$ 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 3회 #15 · 원점 대칭 삼차함수와 원점을 지나는 직선 사이의 넓이 | 교점 $x = -2, 0, 2$를 구하고 기함수 대칭성을 이용해 $S = 2\int_0^2 (4x - x^3)\,dx$로 계산합니다.
[제3회 #15] (10점)
삼차곡선 $y = x^3 - 3x$와 직선 $y = x$로 둘러싸인 두 부분의 넓이의 합 $S$를 구하시오. (10점)
[Track B · 전자반도체 3회 #15 · 원점 대칭 삼차함수와 원점을 지나는 직선 사이의 넓이 (10점)]
1줄 (30%)교점의 $x$좌표는 $x^3 - 3x = x \iff x(x + 2)(x - 2) = 0$에서 $x = -2, 0, 2$이다. (3점)
2줄 (40%)두 함수 모두 원점에 대하여 대칭이므로 넓이는 구간 $[0, 2]$에서의 넓이의 $2$배이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 $S = 2\displaystyle\int_0^2 (4x - x^3)\,dx = 2\left[2x^2 - \dfrac{1}{4}x^4\right]_0^2 = 2(8 - 4) = 8$이다. (3점)
최종 정답 $8$
Step [문항 15] Ⅲ. 정적분의 활용 — 삼차곡선과 직선으로 둘러싸인 두 부분의 넓이 합 Score
Step 1 전자반도체 3회 #15 · 원점 대칭 삼차함수와 원점을 지나는 직선 사이의 넓이 3점
Step 2 교점 $x = -2, 0, 2$를 구하고 기함수 대칭성을 이용해 $S = 2\int_0^2 (4x - x^3)\,dx$로 계산합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $8$ 3점