2027학년도 대비 가천대학교(의예과) 의예과 수리논술/약술 심화 모의고사 10회(실전 5회 + 심화 5회) — 7회 해설집  |  7회 : 유리수 지수의 거듭제곱 · 코사인법칙과 사인법칙을 · 무한대 극한과 영인자 · 절댓값 인수를 포함한 · 상수 구간 정적분을 포
2027학년도 대비 가천대학교(의예과) 의예과 수리논술/약술 심화 모의고사 10회(실전 5회 + 심화 5회) — 제7회 (해설집) 80분 / 100점 만점 · 논술100% · 의예 고난도 추론

[대문항 1] 유리수 지수의 거듭제곱 대칭식과 인수분해 항등식 추론 (20점)

대수 Ⅰ-1. 지수와 로그 | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: (DB: CAL1_Ch02_미래엔) PDF p.27 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-02-02, 12미적Ⅰ-02-08]
<제시문 (가)> 양수 \(x\)에 대하여 \(u = x^{1/2}\;\left(u + u^{-1} = \sqrt{119}\right)\)로 치환하면 지수법칙에 의하여 \(x + x^{-1} = u^2 + u^{-2} = 117\)이다.
<제시문 (나)> \(u + u^{-1} = \sqrt{119}\)일 때 세제곱 곱셈 공식 \(u^3 + u^{-3} = (u + u^{-1})^3 - 3(u + u^{-1}) = 116\sqrt{119}\)이 성립한다.
양수 \(x\)가 \(x^{1/2} + x^{-1/2} = \sqrt{119}\)을 만족시킬 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 1-1] (6점) 제시문 (가)의 제곱 공식을 이용하여 \(x + x^{-1} = 117\)임을 보이고 \(x^2 + x^{-2} = 13687\)의 값을 구하시오.
[문항 1-2] (7점) 세제곱 공식을 이용하여 \(x^{3/2} + x^{-3/2} = 116\sqrt{119}\)과 \(x^3 + x^{-3} = 1601262\)의 값을 각각 구하시오.
[문항 1-3] (7점) 완전제곱 항등식을 이용하여 분수식 \(\dfrac{x^3 + x^{-3} + 2}{x^{3/2} + x^{-3/2}} = \dfrac{1601264}{116\sqrt{119}}\)의 값을 구하시오.
🎯 모범 정답 : [1-1] \(x + x^{-1} = 117,\; x^2 + x^{-2} = 13687\)  |  [1-2] \(x^{3/2} + x^{-3/2} = 116\sqrt{119},\; x^3 + x^{-3} = 1601262\)  |  [1-3] \(116\sqrt{119}\)
[Step 1. 제시문 원리 선언 (30%)] 제곱 공식에서 \(x + x^{-1} = (\sqrt{119})^2 - 2 = 117\)이고, 다시 제곱하면 \(x^2 + x^{-2} = 117^2 - 2 = 13687\)이다.
[Step 2. 단계별 수식 전개 (40%)] 세제곱 공식에서 \(x^{3/2} + x^{-3/2} = (\sqrt{119})^3 - 3\sqrt{119} = 116\sqrt{119}\)이고, \(x^3 + x^{-3} = 117^3 - 3\times 117 = 1601262\)이다.
[Step 3. 최종 결론 도출 (30%)] 분자 \(x^3 + x^{-3} + 2 = 1601264 = (116\sqrt{119})^2\)이므로 분모 \(116\sqrt{119}\)로 약분하면 \(116\sqrt{119}\)이다.
평가 소문항가천대학교(의예과) 의예과 수리논술/약술 심화 공식 2열 부분점수 채점 기준
소문항 [1-1]• \(x + x^{-1} = 117\) 유도 +3점 / \(x^2 + x^{-2} = 13687\) 산출 +3점
소문항 [1-2]• \(x^{3/2} + x^{-3/2} = 116\sqrt{119}\) 도출 +3점 / \(x^3 + x^{-3} = 1601262\) 계산 +4점
소문항 [1-3]• 분자 \(1601264\) 완전제곱 변형 +4점 / 약분 결과 \(116\sqrt{119}\) 도출 +3점
💡 감점 방어 클리닉: 분자 \(1601264 = (116\sqrt{119})^2\)임을 활용하면 큰 수의 유리화 없이 한 번의 약분으로 정확한 값을 얻을 수 있습니다.
2027학년도 대비 가천대학교(의예과) 의예과 수리논술/약술 심화 모의고사 10회(실전 5회 + 심화 5회) — 제7회 (해설집) 80분 / 100점 만점 · 논술100% · 의예 고난도 추론

[대문항 2] 코사인법칙과 사인법칙을 이용한 외접원·내접원 반지름의 비 추론 (20점)

대수 Ⅱ. 삼각함수 (사인법칙과 코사인법칙) | 배점 20점 (6+7+7점)
[단원 연계: 2022 개정 교육과정 대수 Ⅱ. 삼각함수 · 기출 변형 | 성취기준: 12대수02-07, 12대수02-08]
<제시문 (가)> 삼각형 ABC에서 코사인법칙 \(a^2 = b^2 + c^2 - 2bc\cos A\;\left(b=324,\; c=540\right)\)와 사인법칙 \(\dfrac{a}{\sin A} = 2R\;\left(a=756\right)\)이 성립한다.
<제시문 (나)> 삼각형 ABC의 넓이 \(S\)와 둘레의 길이 \(a + b + c = 1620\), 내접원의 반지름 \(r\) 사이에는 \(S = \dfrac{1620}{2}r\)가 성립한다.
삼각형 ABC에서 두 변의 길이가 \(b = 324,\; c = 540\)이고 끼인각이 \(A = \dfrac{2\pi}{3}\;\left(\cos A = -\dfrac{1}{2},\; b=324\right)\)일 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 2-1] (6점) 제시문 (가)의 코사인법칙을 이용하여 대변 \(a = 756\)의 길이를 유도하시오.
[문항 2-2] (7점) 사인법칙을 이용하여 외접원의 반지름 \(R = \dfrac{756\sqrt{3}}{3}\)과 삼각형의 넓이 \(S = \dfrac{174960\sqrt{3}}{4}\)를 각각 구하시오.
[문항 2-3] (7점) 제시문 (나)를 이용하여 내접원의 반지름 \(r = \dfrac{108\sqrt{3}}{2}\)를 구하고 반지름의 곱 \(R\cdot r\)을 구하시오.
🎯 모범 정답 : [2-1] \(a = 756\)  |  [2-2] \(R = \dfrac{756\sqrt{3}}{3},\; S = \dfrac{174960\sqrt{3}}{4}\)  |  [2-3] \(r = \dfrac{108\sqrt{3}}{2},\; R\cdot r = \dfrac{81648}{2}\)
[Step 1. 제시문 원리 선언 (30%)] 코사인법칙에서 \(a^2 = 324^2 + 540^2 - 2(324)(540)(-1/2) = 49\times 108^2\)이므로 \(a = 756\)이다.
[Step 2. 단계별 수식 전개 (40%)] 사인법칙에서 \(2R = \dfrac{756}{\sqrt{3}/2} \implies R = \dfrac{756\sqrt{3}}{3}\)이고, 넓이는 \(S = \dfrac{1}{2}\times 324\times 540\times \dfrac{\sqrt{3}}{2} = \dfrac{174960\sqrt{3}}{4}\)이다.
[Step 3. 최종 결론 도출 (30%)] 둘레가 \(a + b + c = 1620\)이므로 \(\dfrac{1620}{2}r = \dfrac{174960\sqrt{3}}{4} \implies r = \dfrac{108\sqrt{3}}{2}\)이고 \(R\cdot r = \dfrac{81648}{2}\)이다.
평가 소문항가천대학교(의예과) 의예과 수리논술/약술 심화 공식 2열 부분점수 채점 기준
소문항 [2-1]• 코사인법칙 대입 \(a^2 = 49\times 108^2\) +3점 / \(a = 756\) 도출 +3점
소문항 [2-2]• 외접원 반지름 \(R = \dfrac{756\sqrt{3}}{3}\) 산출 +3점 / 넓이 \(S = \dfrac{174960\sqrt{3}}{4}\) 계산 +4점
소문항 [2-3]• 내접원 반지름 \(r = \dfrac{108\sqrt{3}}{2}\) 유도 +4점 / 곱 \(R\cdot r = \dfrac{81648}{2}\) 도출 +3점
💡 감점 방어 클리닉: 끼인각이 \(120^\circ\)이고 두 변의 비가 \(3 : 5\)인 둔각삼각형은 대변의 비가 항상 \(7\)이 되는 대표적인 정수비 삼각형(\(3\times 108 : 5\times 108 : 7\times 108\))입니다.
2027학년도 대비 가천대학교(의예과) 의예과 수리논술/약술 심화 모의고사 10회(실전 5회 + 심화 5회) — 제7회 (해설집) 80분 / 100점 만점 · 논술100% · 의예 고난도 추론

[대문항 3] 무한대 극한과 영인자 약분 극한을 동시에 만족시키는 삼차함수의 유일성 (20점)

미적분Ⅰ Ⅰ-1. 함수의 극한 | 배점 20점 (6+7+7점)
[단원 연계: 2022 개정 교육과정 미적분Ⅰ Ⅰ-1. 함수의 극한 · 기출 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-01-01, 12미적Ⅰ-01-02]
<제시문 (가)> 다항함수가 \(\lim_{x \to \infty} \dfrac{f(x) - 3x^3}{x^2} = -780\)을 만족시키면 최고차항 계수가 \(3\)인 삼차함수이다.
<제시문 (나)> \(\lim_{x \to 111} \dfrac{f(x)}{(x - 111)^2} = 219\)이 수렴하면 인수정리에 의해 \(f(x) = (x - 111)^2(3x + r)\) 꼴로 인수분해된다.
삼차다항함수가 \(\lim_{x \to \infty} \dfrac{f(x) - 3x^3}{x^2} = -780\)과 \(\lim_{x \to 111} \dfrac{f(x)}{(x - 111)^2} = 219\)을 만족시킬 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 3-1] (6점) 제시문 (가), (나)를 이용하여 \(f(x) = (x - 111)^2(3x + r)\)로 놓고 상수 \(r = -114\)을 구하시오.
[문항 3-2] (7점) 구한 함수 \(f(x) = (x - 111)^2(3x + -114)\)이 무한대 극한 조건 \(-780\)을 만족시킴을 전개하여 검증하시오.
[문항 3-3] (7점) 함숫값 \(f(113) = 900\)의 값과 \(x = 111\)에서의 미분계수 \(f'(111) = 0\)의 값을 각각 구하시오.
🎯 모범 정답 : [3-1] \(r = -114\)  |  [3-2] 이차항 계수 \(-780\) 일치 검증 완료  |  [3-3] \(f(113) = 900,\; f'(111) = 0\)
[Step 1. 제시문 원리 선언 (30%)] 제시문 (나)의 극한식에 대입하면 \(\lim_{x \to 111} (3x + r) = 333 + r = 219\)이므로 \(r = -114\)이다.
[Step 2. 단계별 수식 전개 (40%)] 전개하면 \(f(x) = (x^2 - 222x + 12321)(3x + -114) = 3x^3 + (-780)x^2 + \cdots\)이므로 이차항 계수 \(-780\)이 정확히 성립한다.
[Step 3. 최종 결론 도출 (30%)] \(x = 113\)를 대입하면 \(f(113) = 4(339 + -114) = 900\)이고, \((x - 111)^2\)을 인수로 가지므로 \(f'(111) = 0\)이다.
평가 소문항가천대학교(의예과) 의예과 수리논술/약술 심화 공식 2열 부분점수 채점 기준
소문항 [3-1]• 인수분해 꼴 설정 +3점 / 극한 대입으로 \(r = -114\) 도출 +3점
소문항 [3-2]• 삼차식 전개 후 이차항 계수 \(-780\) 확인 +7점
소문항 [3-3]• \(f(113) = 900\) 산출 +4점 / 중근 성질로 \(f'(111) = 0\) 도출 +3점
💡 감점 방어 클리닉: 분모에 \((x - 111)^2\)이 있을 때 극한이 수렴하려면 분자는 \(x = 111\)을 반드시 중근 이상으로 가져야 합니다.
2027학년도 대비 가천대학교(의예과) 의예과 수리논술/약술 심화 모의고사 10회(실전 5회 + 심화 5회) — 제7회 (해설집) 80분 / 100점 만점 · 논술100% · 의예 고난도 추론

[대문항 4] 절댓값 인수를 포함한 다항 곱함수의 실수 전체 미분가능 조건 증명 (20점)

미적분Ⅰ Ⅱ-1. 미분계수와 도함수 | 배점 20점 (6+7+7점)
[단원 연계: 2022 개정 교육과정 미적분Ⅰ Ⅱ-1. 미분계수와 도함수 · 기출 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-02-01, 12미적Ⅰ-02-02]
<제시문 (가)> 이차함수 \(P(x) = x^2 - 221x + 12208\)에 대하여 함수 \(h(x) = |x - 112|P(x)\)가 \(x = 112\)에서 미분가능하기 위한 필요충분조건은 좌·우미분계수가 일치하여 \(P(112) = 0\)인 것이다.
<제시문 (나)> \(P(x) = (x - 112)(x - 109)\)일 때 구간 \(x \lt 112\)에서 \(h(x) = -(x - 112)^2(x - 109)\)로 표현된다.
이차함수 \(P(x) = x^2 - 221x + 12208\)에 대하여 함수 \(h(x) = |x - 112|P(x)\)가 실수 전체의 집합에서 미분가능할 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 4-1] (6점) \(x = 112\)에서의 우미분계수 \(P(112)\)와 좌미분계수 \(-P(112)\)를 미분계수 정의로 구하고 \(P(112) = 0\)임을 확인하시오.
[문항 4-2] (7점) 구간 \(x \lt 112\)에서 도함수 \(h'(x) = -3(x - 112)(x - 110)\)을 유도하시오.
[문항 4-3] (7점) \(x \ne 112\)에서 도함수가 영이 되는 \(x = 110\)의 값과 그때의 함숫값 \(h(110) = -4\;(\text{기준점 } 112)\)를 구하시오.
🎯 모범 정답 : [4-1] \(P(112) = -P(112) = 0\) 확인  |  [4-2] \(h'(x) = -3(x - 112)(x - 110)\)  |  [4-3] \(x = 110,\; h(110) = -4\)
[Step 1. 제시문 원리 선언 (30%)] 미분계수 정의에서 \(\lim_{x \to 112\pm} \dfrac{|x - 112|P(x)}{x - 112} = \pm P(112)\)이고 실제로 \(P(112) = (112 - 112)(112 - 109) = 0\)이다.
[Step 2. 단계별 수식 전개 (40%)] 구간 \(x \lt 112\)에서 \(h(x) = -(x - 112)^2(x - 109)\)를 미분하면 \(h'(x) = -(x - 112)(3x - 330) = -3(x - 112)(x - 110)\)이다.
[Step 3. 최종 결론 도출 (30%)] 따라서 \(x \ne 112\)에서 극점은 \(x = 110\)이고, 대입하면 \(h(110) = -(110 - 112)^2(110 - 109) = -4\)이다.
평가 소문항가천대학교(의예과) 의예과 수리논술/약술 심화 공식 2열 부분점수 채점 기준
소문항 [4-1]• 좌·우미분계수 \(\pm P(112)\) 정의식 서술 +4점 / \(P(112) = 0\) 확인 +2점
소문항 [4-2]• \(x \lt 112\) 부호 분리 및 곱의 미분법 적용 +4점 / \(h'(x) = -3(x - 112)(x - 110)\) 유도 +3점
소문항 [4-3]• 극점 \(x = 110\) 도출 +3점 / 함숫값 \(h(110) = -4\;(\text{극점 } 110)\) 산출 +4점
💡 감점 방어 클리닉: 첨점 후보 \(x = 112\)에서 절댓값 함수가 미분가능하려면 곱해진 다항식이 \(x - 112\)을 인수로 가져야 함을 먼저 서술하세요.
2027학년도 대비 가천대학교(의예과) 의예과 수리논술/약술 심화 모의고사 10회(실전 5회 + 심화 5회) — 제7회 (해설집) 80분 / 100점 만점 · 논술100% · 의예 고난도 추론

[대문항 5] 상수 구간 정적분을 포함한 프레드홀름 항등식의 치환 해법 (20점)

미적분Ⅰ Ⅲ-1. 부정적분과 정적분 | 배점 20점 (6+7+7점)
[단원 연계: 2022 개정 교육과정 미적분Ⅰ Ⅲ-1. 부정적분과 정적분 · 기출 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-03-02, 12미적Ⅰ-03-03]
<제시문 (가)> 상수 구간 정적분 \(A = \int_0^1 f(t)\,dt\;\left(c = 341\right)\)는 적분변수와 무관한 상수이므로, 등식 \(f(x) = 3x^2 - 4Ax + 341\)을 양변 \([0, 1]\)에서 다시 적분하면 \(A = 114\)에 대한 일차방정식을 얻는다.
<제시문 (나)> 대칭 구간 \([-1, 1]\)에서 기함수의 정적분은 소거되고 우함수의 정적분은 \(2\int_0^1 (3x^2 + 341)\,dx = 684\)이다.
연속함수가 모든 실수에 대하여 등식 \(f(x) = 3x^2 - 4x\int_0^1 f(t)\,dt + 341\)을 만족시킬 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 5-1] (6점) 정적분을 상수 \(A\)로 치환하고 \(A = \int_0^1 (3t^2 - 4At + 341)\,dt\)를 풀어 상수 \(A = 114\)과 함수 \(f(x)\)를 구하시오.
[문항 5-2] (7점) 함수 \(f(x) = 3x^2 - 456x + 341\)이 극솟값을 갖는 좌표 \(x = \dfrac{228}{3}\)와 함숫값 \(f(1) = -112\)을 각각 구하시오.
[문항 5-3] (7점) 제시문 (나)의 우·기함수 대칭성을 이용하여 \(\int_{-1}^{1} (3x^2 - 456x + 341)\,dx = 684\)의 값을 구하시오.
🎯 모범 정답 : [5-1] \(A = 114,\; f(x) = 3x^2 - 456x + 341\)  |  [5-2] \(x = \dfrac{228}{3},\; f(1) = -112\)  |  [5-3] \(684\)
[Step 1. 제시문 원리 선언 (30%)] 정적분 정의식에 대입하면 \(A = \left[t^3 - 2At^2 + 341t\right]_0^1 = 342 - 2A \implies 3A = 342\)이므로 \(A = 114\)이고 \(f(x) = 3x^2 - 456x + 341\)이다.
[Step 2. 단계별 수식 전개 (40%)] 도함수 \(f'(x) = 6x - 456 = 0\)에서 극소점은 \(x = \dfrac{228}{3}\)이고, \(f(1) = 3 - 456 + 341 = -112\)이다.
[Step 3. 최종 결론 도출 (30%)] 기함수 항 \(-456x\)는 소거되므로 \(\int_{-1}^{1} (3x^2 - 456x + 341)\,dx = 2(1 + 341) = 684\)이다.
평가 소문항가천대학교(의예과) 의예과 수리논술/약술 심화 공식 2열 부분점수 채점 기준
소문항 [5-1]• \(A = 342 - 2A \implies A = 114\) 도출 +3점 / \(f(x) = 3x^2 - 456x + 341\) 완성 +3점
소문항 [5-2]• 대칭축 \(x = \dfrac{228}{3}\) 산출 +4점 / \(f(1) = -112\) 계산 +3점
소문항 [5-3]• 기함수 소거 및 우함수 2배 공식 적용 +4점 / 정적분 값 \(684\) 도출 +3점
💡 감점 방어 클리닉: 적분 구간이 상수인 정적분은 함수가 아니라 상수 \(A = 114\)이므로 미분하지 않고 상수로 치환해야 합니다.