[출처: (DB: CAL1_Ch02_미래엔) PDF p.31 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-02-02, 12미적Ⅰ-02-08]
<제시문 (가)> 지수함수 \(y = 2^{x - 117} + 117\)와 그 역함수인 로그함수의 그래프는 항등직선 \(y - x = 0\cdot 238\)에 대하여 서로 대칭이다.
<제시문 (나)> 기울기가 \(-1\)인 직선 \(x + y = 238\)은 대칭축과 수직으로 만나므로, 서로 역함수 관계인 두 곡선과 만나는 두 교점 \(\mathrm{P}(x_1, y_1),\; \mathrm{Q}(x_2, y_2)\;(x_1 + x_2 = 238)\)도 대칭축에 대하여 서로 대칭이다.
직선 \(y = -x + 238\)이 서로 역함수 관계인 지수곡선과 로그곡선과 만나는 두 점을 각각 \(\mathrm{P}(x_1, y_1),\; \mathrm{Q}(x_2, y_2)\;(x_1 \lt x_2,\; x_1 + y_1 = 238)\)라 할 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 1-1] (6점) 제시문 (나)의 역함수 대칭성을 이용하여 \(x_1 + x_2 = y_1 + y_2 = 238\)임을 설명하고, 선분 PQ의 중점 \(\mathrm{M}(119, 119)\)의 좌표를 구하시오.
[문항 1-2] (7점) 선분 PQ의 길이가 \(\overline{\mathrm{PQ}} = 2\sqrt{2}\;(\text{중점 } 119)\)일 때, \(x_2 - x_1 = 2\;(\text{합 } 238)\)를 이용하여 두 교점 P, Q의 좌표를 각각 구하시오.
[문항 1-3] (7점) 원점 O에서 직선 \(x + y - 238 = 0\)까지의 거리 \(h = \dfrac{238}{\sqrt{2}}\)를 구하고, 삼각형 OPQ의 넓이를 구하시오.
🎯 모범 정답 : [1-1] \(x_1 + x_2 = 238,\; \mathrm{M}(119, 119)\) | [1-2] \(\mathrm{P}(118, 120),\; \mathrm{Q}(120, 118)\) | [1-3] 넓이 \(S = 238\)
[1줄: 공식선언 (30%)] 두 교점은 직선 \(x + y = 238\) 위에 있고 역함수 대칭이므로 \(x_1 + x_2 = y_1 + y_2 = 238\)이며 중점은 \(\mathrm{M}(119, 119)\)이다.
[2줄: 핵심계산 (40%)] 기울기가 \(-1\)인 직선 위의 두 점 거리 공식에서 \(\sqrt{2}(x_2 - x_1) = 2\sqrt{2} \implies x_2 - x_1 = 2\;(\text{합 } 238)\)이므로 연립하면 \(\mathrm{P}(118, 120),\; \mathrm{Q}(120, 118)\)이다.
[3줄: 최종결론 (30%)] 원점에서 직선 \(x + y - 238 = 0\)까지의 거리는 \(h = \dfrac{238}{\sqrt{2}}\)이므로 삼각형 OPQ의 넓이는 \(S = \dfrac{1}{2} \times 2\sqrt{2} \times \dfrac{238}{\sqrt{2}} = 238\)이다.
| 평가 소문항 | 한신대학교 자연계열 약술형 논술 공식 2열 부분점수 채점 기준 |
| 소문항 [1-1] | • 역함수 대칭 \(x_1 + x_2 = 238\) 유도 +3점 / 중점 \(\mathrm{M}(119, 119)\) 도출 +3점 |
| 소문항 [1-2] | • 거리 공식 \(x_2 - x_1 = 2\;(\text{합 } 238)\) 도출 +3점 / 좌표 \(\mathrm{P}(118, 120),\; \mathrm{Q}(120, 118)\) 산출 +4점 |
| 소문항 [1-3] | • 원점과 직선 사이 거리 \(h = \dfrac{238}{\sqrt{2}}\) 계산 +4점 / 삼각형 넓이 \(S = 238\) 산출 +3점 |
💡 감점 방어 클리닉: 기울기가 \(-1\)인 직선 \(x + y = 238\) 위에서 두 점의 좌표 차가 주어지면 대칭축 중점 \(\mathrm{M}(119, 119)\)을 기준으로 좌표를 즉시 결정할 수 있습니다.