2027학년도 가천대학교 약술형 논술 자연F형 (바이오·생명·의공·헬스케어학군) 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.2 유제 14 변형 | 성취기준: [12대수01-01], [12대수01-02]] 바이오생명 3회 #7 · 거듭제곱근의 지수를 $1/6$으로 통일하여 밑 비교 | $A^6, B^6, C^6$의 값을 각각 계산하여 대소를 비교합니다.
[제3회 #7] (10점)
세 양수 $A = \sqrt{2},\ B = \sqrt[3]{3},\ C = \sqrt[6]{7}$ 중에서 가장 큰 수를 $M$, 가장 작은 수를 $m$이라 할 때, $(Mm)^6$의 값을 구하시오. (10점)
[Track B · 바이오생명 3회 #7 · 거듭제곱근의 지수를 $1/6$으로 통일하여 밑 비교 (10점)]
1줄 (30%)세 수를 각각 $6$제곱하면 $A^6 = (\sqrt{2})^6 = 2^3 = 8,\ B^6 = (\sqrt[3]{3})^6 = 3^2 = 9,\ C^6 = (\sqrt[6]{7})^6 = 7$이다. (3점)
2줄 (40%)$7 \lt 8 \lt 9$이므로 가장 큰 수는 $M = B$이고 가장 작은 수는 $m = C$이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 $(Mm)^6 = B^6 C^6 = 9 \times 7 = 63$이다. (3점)
최종 정답 $63$
Step [문항 7] Ⅰ. 지수함수와 로그함수 — 지수법칙과 세 수의 대소 비교 Score
Step 1 바이오생명 3회 #7 · 거듭제곱근의 지수를 $1/6$으로 통일하여 밑 비교 3점
Step 2 $A^6, B^6, C^6$의 값을 각각 계산하여 대소를 비교합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $63$ 3점
[출처: 교과서 본문 대수 Ⅱ-1. 삼각함수 (DB: ALG_Ch02_01) PDF p.13 유제 14 변형 | 성취기준: [12대수02-02]] 바이오생명 3회 #8 · $[0, 2\pi]$에서 이차 삼각부등식의 인수분해와 해 구간 | $\sin x(2\sin x - \sqrt{3}) \ge 0$으로 인수분해하여 $\sin x \le 0$ 또는 $\sin x \ge \frac{\sqrt{3}}{2}$인 구간을 구합니다.
[제3회 #8] (10점)
$0 \le x \le 2\pi$일 때, 부등식 $2\sin^2 x - \sqrt{3}\sin x \ge 0$을 만족시키는 $x$의 값의 범위가 $x = 0$ 또는 $\alpha \le x \le \beta$ 또는 $\gamma \le x \le 2\pi$이다. $\alpha + \beta + \gamma$의 값을 구하시오. (10점)
[Track B · 바이오생명 3회 #8 · $[0, 2\pi]$에서 이차 삼각부등식의 인수분해와 해 구간 (10점)]
1줄 (30%)인수분해하면 $\sin x(2\sin x - \sqrt{3}) \ge 0$이므로 $\sin x \le 0$ 또는 $\sin x \ge \dfrac{\sqrt{3}}{2}$이다. (3점)
2줄 (40%)$0 \le x \le 2\pi$에서 $\sin x \ge \dfrac{\sqrt{3}}{2}$인 범위는 $\dfrac{\pi}{3} \le x \le \dfrac{2\pi}{3}$이고, $\sin x \le 0$인 범위는 $x = 0$ 또는 $\pi \le x \le 2\pi$이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 $\alpha = \dfrac{\pi}{3},\ \beta = \dfrac{2\pi}{3},\ \gamma = \pi$이므로 $\alpha + \beta + \gamma = 2\pi$이다. (3점)
최종 정답 $2\pi$
Step [문항 8] Ⅱ. 삼각함수 — 삼각부등식의 해의 구간 길이 Score
Step 1 바이오생명 3회 #8 · $[0, 2\pi]$에서 이차 삼각부등식의 인수분해와 해 구간 3점
Step 2 $\sin x(2\sin x - \sqrt{3}) \ge 0$으로 인수분해하여 $\sin x \le 0$ 또는 $\sin x \ge \frac{\sqrt{3}}{2}$인 구간을 구합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $2\pi$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 대수 Ⅲ-2. 수열의 합과 수학적 귀납법 (DB: ALG_Ch03_03) PDF p.6 유제 14 변형 | 성취기준: [12대수03-04], [12대수03-05], [12대수03-06]] 바이오생명 3회 #9 · $\sum (2^k + 3k)$의 등비수열 합 공식과 자연수 합 공식 분리 | 등비수열 $\sum 2^k$와 등차수열 $\sum (3k-1)$로 분리하여 계산합니다.
[제3회 #9] (10점)
합 $U = \displaystyle\sum_{k=1}^6 (2^k + 3k - 1)$의 값을 구하시오. (10점)
[Track B · 바이오생명 3회 #9 · $\sum (2^k + 3k)$의 등비수열 합 공식과 자연수 합 공식 분리 (10점)]
1줄 (30%)시그마의 성질에 의하여 $U = \displaystyle\sum_{k=1}^6 2^k + 3\sum_{k=1}^6 k - \sum_{k=1}^6 1$이다. (3점)
2줄 (40%)등비수열의 합은 $\dfrac{2(2^6 - 1)}{2 - 1} = 126$이고, $3\times\dfrac{6\times 7}{2} - 6 = 63 - 6 = 57$이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 $U = 126 + 57 = 183$이다. (3점)
최종 정답 $183$
Step [문항 9] Ⅲ. 수열 — 등차수열과 등비수열의 시그마 결합 Score
Step 1 바이오생명 3회 #9 · $\sum (2^k + 3k)$의 등비수열 합 공식과 자연수 합 공식 분리 3점
Step 2 등비수열 $\sum 2^k$와 등차수열 $\sum (3k-1)$로 분리하여 계산합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $183$ 3점
[출처: 대수 교과서 Ⅱ-1. 삼각함수 (DB: ALG_Ch02_01) PDF p.18–19 유제 14 · 예제 1·예제 2, PDF p.27 삼각함수의 그래프와 주기 변형 | 성취기준: [12대수02-02]] 자연F형 제3회 #10 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 | $\pi/b = 4\pi \implies b=1/4$과 $a+c=15, \frac{1}{2}a+c=12$에서 $a=6, c=9, m=3$을 구해 사다리꼴 넓이를 계산합니다.
[제3회 #10] (10점)
양수 $a, b, c$ ($a \lt c$)에 대하여 함수 $f(x) = a\sin bx + c$ ($0 \le x \le 2\pi/b$)의 최댓점 $A(\alpha, 15)$와 최솟점 $B(\beta, m)$을 지나는 직선을 $y=g(x)$라 하자. 반주기 간격이 $\beta - \alpha = 4\pi$이고 $f\left(\dfrac{2\pi}{3}\right) = 12$일 때, 직선 $y=g(x)$와 $x$축 및 두 수직선 $x=\alpha, x=\beta$로 둘러싸인 사다리꼴의 넓이를 구하시오. (10점)
문항 10 기하 다이어그램
[그림] 문항 10번 함수·도형 개형
[Track B · 자연F형 제3회 #10 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 (10점)]
1줄 (30%)한 주기 구간에서 최댓점과 최솟점의 $x$좌표 차는 반주기 $\dfrac{\pi}{b}$이므로 $\beta - \alpha = \dfrac{\pi}{b} = 4\pi \implies b = \dfrac{1}{4}$이다. (3점)
2줄 (40%)$a \gt 0$이므로 최댓값은 $a + c = 15$이고, $f\left(\dfrac{2\pi}{3}\right) = a\sin\dfrac{\pi}{6} + c = \dfrac{1}{2}a + c = 12$이므로 두 식을 연립하면 $a = 6,\ c = 9\ (a \lt c)$이고 최솟값은 $m = -a + c = 3 \gt 0$이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 둘러싸인 도형은 윗변 $15$, 아랫변 $3$, 높이 $\beta - \alpha = 4\pi$인 사다리꼴이므로 그 넓이는 $\dfrac{1}{2}\times(15 + 3)\times 4\pi = 36\pi$이다. (3점)
최종 정답 $a = 6,\ b = \dfrac{1}{4},\ c = 9,\ m = 3,\ \text{넓이 } 36\pi$
Step [문항 10] Ⅱ. 삼각함수 — 삼각함수의 반주기 간격과 사다리꼴의 넓이 Score
Step 1 자연F형 제3회 #10 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 3점
Step 2 $\pi/b = 4\pi \implies b=1/4$과 $a+c=15, \frac{1}{2}a+c=12$에서 $a=6, c=9, m=3$을 구해 사다리꼴 넓이를 계산합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $a = 6,\ b = \dfrac{1}{4},\ c = 9,\ m = 3,\ \text{넓이 } 36\pi$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅰ-2. 함수의 연속 (DB: CAL1_Ch01) PDF p.6 유제 14 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-01-03], [12미적Ⅰ-01-04]] 바이오생명 3회 #11 · 다항방정식 $f(x)=0$의 구간 양 끝 부호 변화 | $\theta'(x) = 3x^2 + 2 \gt 0$이므로 단조증가함수이며, $\theta(n)\theta(n+1) \lt 0$이 되는 정수 $n$을 찾습니다.
[제3회 #11] (10점)
다항함수 $\theta(x) = x^3 + 2x - 9$에 대하여 방정식 $\theta(x) = 0$의 유일한 실근이 열린구간 $(n, n + 1)$에 존재하도록 하는 정수 $n$의 값을 구하시오. (10점)
[Track B · 바이오생명 3회 #11 · 다항방정식 $f(x)=0$의 구간 양 끝 부호 변화 (10점)]
1줄 (30%)도함수 $\theta'(x) = 3x^2 + 2 \gt 0$이므로 함수 $\theta(x)$는 실수 전체에서 연속이고 증가한다. (3점)
2줄 (40%)정수를 대입하면 $\theta(1) = 1 + 2 - 9 = -6 \lt 0$이고, $\theta(2) = 8 + 4 - 9 = 3 \gt 0$이다. (4점)
3줄 (30%)사잇값 정리에 의하여 $\theta(1)\theta(2) \lt 0$이므로 유일한 실근은 열린구간 $(1, 2)$에 속하며, 따라서 $n = 1$이다. (3점)
최종 정답 $1$
Step [문항 11] Ⅰ. 함수의 연속 — 사잇값 정리를 이용한 실근 존재 구간 판별 Score
Step 1 바이오생명 3회 #11 · 다항방정식 $f(x)=0$의 구간 양 끝 부호 변화 3점
Step 2 $\theta'(x) = 3x^2 + 2 \gt 0$이므로 단조증가함수이며, $\theta(n)\theta(n+1) \lt 0$이 되는 정수 $n$을 찾습니다. 4점
Step 3 최종 정답: $1$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅱ-2. 도함수의 활용 (DB: CAL1_Ch02) PDF p.4 유제 14 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-02-05], [12미적Ⅰ-02-06]] 바이오생명 3회 #12 · 이차곡선 위의 점에서의 접선과 $x$축·$y$축으로 둘러싸인 직각삼각형 | 점 $(3, 4)$에서의 접선의 방정식을 구한 뒤 $x$절편과 $y$절편을 찾아 직각삼각형 넓이를 계산합니다.
[제3회 #12] (10점)
곡선 $y = x^2 - 4x + 7$ 위의 점 $(3, 4)$에서의 접선과 $x$축, $y$축으로 둘러싸인 삼각형의 넓이를 구하시오. (10점)
[Track B · 바이오생명 3회 #12 · 이차곡선 위의 점에서의 접선과 $x$축·$y$축으로 둘러싸인 직각삼각형 (10점)]
1줄 (30%)$y' = 2x - 4$이므로 점 $(3, 4)$에서의 접선의 기울기는 $2(3) - 4 = 2$이고, 접선의 방정식은 $y = 2(x - 3) + 4 = 2x - 2$이다. (3점)
2줄 (40%)이 직선의 $x$절편은 $1$이고, $y$절편은 $-2$이다. (4점)
3줄 (30%)따라서 접선과 두 좌표축으로 둘러싸인 직각삼각형의 넓이는 $\dfrac{1}{2} \times 1 \times |-2| = 1$이다. (3점)
최종 정답 $1$
Step [문항 12] Ⅱ. 도함수의 활용 — 접선의 방정식과 삼각형의 넓이 Score
Step 1 바이오생명 3회 #12 · 이차곡선 위의 점에서의 접선과 $x$축·$y$축으로 둘러싸인 직각삼각형 3점
Step 2 점 $(3, 4)$에서의 접선의 방정식을 구한 뒤 $x$절편과 $y$절편을 찾아 직각삼각형 넓이를 계산합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $1$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅱ-2. 도함수의 활용 (DB: CAL1_Ch02) PDF p.6 유제 14 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-02-07], [12미적Ⅰ-02-08]] 바이오생명 3회 #13 · 삼차함수가 닫힌구간 $[1, 4]$에서 감소할 도함수 부등식 조건 | 구간 $[1, 3]$에 속하는 모든 $x$에서 $C'(x) = 3x^2 - 12x + k \le 0$이려면 구간의 양 끝점에서 $0$ 이하이면 됩니다.
[제3회 #13] (10점)
삼차함수 $C(x) = x^3 - 6x^2 + kx + 2$가 닫힌구간 $[1, 3]$에서 감소하도록 하는 실수 $k$의 최댓값을 구하시오. (10점)
[Track B · 바이오생명 3회 #13 · 삼차함수가 닫힌구간 $[1, 4]$에서 감소할 도함수 부등식 조건 (10점)]
1줄 (30%)주어진 구간에서 감소하려면 $1 \le x \le 3$인 모든 $x$에 대하여 $C'(x) = 3x^2 - 12x + k \le 0$이어야 한다. (3점)
2줄 (40%)이차함수 $C'(x) = 3(x - 2)^2 + k - 12$는 아래로 볼록하고 대칭축이 $x = 2$이므로 구간 $[1, 3]$에서의 최댓값은 $C'(1) = C'(3)$이다. (4점)
3줄 (30%)$C'(1) = 3 - 12 + k = k - 9 \le 0$에서 $k \le 9$이므로 실수 $k$의 최댓값은 $9$이다. (3점)
최종 정답 $9$
Step [문항 13] Ⅱ. 도함수의 활용 — 삼차함수의 증가·감소 구간 Score
Step 1 바이오생명 3회 #13 · 삼차함수가 닫힌구간 $[1, 4]$에서 감소할 도함수 부등식 조건 3점
Step 2 구간 $[1, 3]$에 속하는 모든 $x$에서 $C'(x) = 3x^2 - 12x + k \le 0$이려면 구간의 양 끝점에서 $0$ 이하이면 됩니다. 4점
Step 3 최종 정답: $9$ 3점
[출처: 대수 교과서 Ⅰ-2. 지수함수와 로그함수 (DB: ALG_Ch01_02) PDF p.7 유제 14 · 문제 2, PDF p.8 예제 1 로그함수의 그래프 변형 | 성취기준: [12대수01-07], [12대수01-04]] 자연F형 제3회 #14 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 | $A(1/a, 4)$를 기준으로 $\alpha = \log_a t + 1 = 2, \beta = t - 1/a = 8/3$을 구해 이차방정식 $3a^2 - 8a - 3 = 0$을 풉니다.
[제3회 #14] (10점)
상수 $a \gt 1$ 및 $t \gt 1$에 대하여 직선 $y=4$에 대칭인 두 곡선 $y = \log_a x + 5$와 $y = \log_{1/a} x + 3$의 교점을 $A$라 하고, 직선 $x = t$와의 교점을 각각 $B, C$라 하자. 점 $B, C$의 $y$좌표가 정수이고 $\overline{AB} = \dfrac{10}{3}$, 삼각형 $ABC$의 넓이가 $\dfrac{16}{3}$일 때, $a$와 $t$를 각각 구하시오. (10점)
문항 14 기하 다이어그램
[그림] 문항 14번 함수·도형 개형
[Track B · 자연F형 제3회 #14 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 (10점)]
1줄 (30%)두 곡선의 교점은 $A\left(\dfrac{1}{a}, 4\right)$이고, $\alpha = \log_a t + 1\ (\gt 1),\ \beta = t - \dfrac{1}{a}\ (\gt 0)$이라 하면 $B(t, 4 + \alpha),\ C(t, 4 - \alpha)$이므로 밑변은 $\overline{BC} = 2\alpha$, 높이는 $\beta$이다. (3점)
2줄 (40%)넓이 $\alpha\beta = \dfrac{16}{3}$와 $\overline{AB}^2 = \alpha^2 + \beta^2 = \dfrac{100}{9}$를 연립하면 $\{\alpha, \beta\} = \left\{2, \dfrac{8}{3}\right\}$이고, 점 $B, C$의 $y$좌표($4 \pm \alpha$)가 정수이므로 $\alpha = 2,\ \beta = \dfrac{8}{3}$이다. (4점)
3줄 (30%)$\log_a t + 1 = 2 \implies t = a$이고, $a - \dfrac{1}{a} = \dfrac{8}{3} \implies 3a^2 - 8a - 3 = (3a + 1)(a - 3) = 0$에서 $a \gt 1$이므로 $a = 3,\ t = 3$이다. (3점)
최종 정답 $a = 3,\ t = 3$
Step [문항 14] Ⅰ. 지수함수와 로그함수 — 대칭인 두 로그함수와 삼각형의 넓이·변의 길이 Score
Step 1 자연F형 제3회 #14 · 기하·함수 그래프 해석 아키타입 3점
Step 2 $A(1/a, 4)$를 기준으로 $\alpha = \log_a t + 1 = 2, \beta = t - 1/a = 8/3$을 구해 이차방정식 $3a^2 - 8a - 3 = 0$을 풉니다. 4점
Step 3 최종 정답: $a = 3,\ t = 3$ 3점
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅲ-2. 정적분의 활용 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.6 유제 14 변형 | 성취기준: [12미적Ⅰ-03-05], [12미적Ⅰ-03-06]] 바이오생명 3회 #15 · 가속도가 $0$이 되는 시각까지의 위치 변화량 정적분 | 가속도 $a(t) = v'(t) = -2t + 6 = 0$이 되는 시각 $t=3$을 구하고 $\int_0^3 v(t)\,dt$를 계산합니다.
[제3회 #15] (10점)
원점을 출발하여 수직선 위를 움직이는 점 $P$의 시각 $t$ ($t \ge 0$)에서의 속도가 $v(t) = -t^2 + 6t$이다. 출발 후 점 $P$의 가속도가 $0$이 되는 순간까지 점 $P$의 위치의 변화량을 구하시오. (10점)
[Track B · 바이오생명 3회 #15 · 가속도가 $0$이 되는 시각까지의 위치 변화량 정적분 (10점)]
1줄 (30%)속도를 미분하면 가속도는 $a(t) = v'(t) = -2t + 6$이고, $a(t) = 0$이 되는 시각은 $t = 3$이다. (3점)
2줄 (40%)시각 $t = 0$부터 $t = 3$까지의 위치의 변화량은 $\displaystyle\int_0^3 (-t^2 + 6t)\,dt$이다. (4점)
3줄 (30%)정적분을 계산하면 $\left[-\dfrac{1}{3}t^3 + 3t^2\right]_0^3 = -9 + 27 = 18$이다. (3점)
최종 정답 $18$
Step [문항 15] Ⅲ. 정적분의 활용 — 속도와 가속도가 결합된 운동의 위치 변화량 Score
Step 1 바이오생명 3회 #15 · 가속도가 $0$이 되는 시각까지의 위치 변화량 정적분 3점
Step 2 가속도 $a(t) = v'(t) = -2t + 6 = 0$이 되는 시각 $t=3$을 구하고 $\int_0^3 v(t)\,dt$를 계산합니다. 4점
Step 3 최종 정답: $18$ 3점