JAR Engine (REA × Argon × JEV) 2027학년도 경희대학교 자연계열 논술해설집 (2027 모의 · 2026~2022 자연계열 26세트)
KYUNG HEE UNIVERSITY · 2027 NATURAL SCIENCE MOCK ESSAY EXAM SERIES
2027학년도 경희대학교 자연계열 실전모의고사 제2회 해설집
제2회 자연계열 수리논술 해설 (출제의도·단계별 채점기준·모범답안 · 기출 유사 표준형) · 아카데미 · 선생님 실전 지도용
慶熙大
자연모의
제2회 (3세트)
난이도: 기출 유사 표준형
100점 / 120분
논제 Ⅰ(30점)·Ⅱ(33점)·Ⅲ(37점)
6대 교과 융합
공통수학·수Ⅰ·수Ⅱ·미적·확통·기하
1세트 = 1쪽
A4 엄격 규격 · 어울림 정밀도형
📌 2027학년도 경희대학교 자연계열 실전모의고사 출제 설계 및 활용 가이드
• 기출 빅데이터 및 6대 교과서 완벽 반영: 2027학년도 경희대 자연계열 모의논술 및 2026~2022학년도 기출문제를 정밀 분석하고, 고교 공통수학, 수학Ⅰ, 수학Ⅱ, 미적분, 확률과 통계, 기하 교과서의 핵심 원리를 결합하여 회당 3논제(30점+33점+37점=100점, 120분) 체제로 설계하였습니다.
• 단계별 난이도 설계 (제1·2회 기출유사 ➔ 제3·4·5회 고난도 변별): 제1회·제2회는 2027 모의논술 및 최근 기출과 유사한 구조·난이도로 실전 감각을 익히도록 구성하였고, 제3회·제4회·제5회는 이차곡선 광학 불변량, 적분방정식과 구분구적 오차, 마르코프 상태전이와 베이즈 정리, 정육각형 원형 배치, 구면 대원 정사영 궤적 등 변별력 높은 심화 문항으로 구성하였습니다.
📋 수록 문항 전체 목차 (1세트 1페이지 완결 · 총 4페이지)
쪽수회차 (난이도)논제 번호출제 과목핵심 수학 개념 (출제의도 · 채점기준 · 모범답안 수록)
p. 2제2회 (기출)자연계열 [논제 Ⅰ]미적분매개변수로 나타낸 함수의 미분법, 무리식의 극한, 평면 운동에서 점이 움직인 거리(곡선의 길이)
p. 3제2회 (기출)자연계열 [논제 Ⅱ]수학Ⅱ · 미적분 · 기하무리함수 곡선의 접선과 법선, 정적분과 도형의 넓이 비, 직각삼각형의 외접원 반지름과 함수의 극한
p. 4제2회 (기출)자연계열 [논제 Ⅲ]수학Ⅰ · 미적분사인법칙, 삼각형의 넓이와 내접원의 반지름, 삼각함수의 덧셈정리와 미분을 이용한 최댓값
제2회 자연계열 [문항 1] 논제 Ⅰ 출제의도 · 채점기준 · 예시답안 (30점)
[출처: 미래엔 미적분Ⅰ Ⅰ. 함수의 극한과 연속 (DB: CAL1_Ch01) PDF p.22 탐구 3021 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-01-02, 12미적Ⅰ-02-05, 12미적Ⅱ-03-01]
기출 유사 (난이도 ★★★☆☆) · 2026 경희대 자연계열 기출 변형 · 미적분(미래엔 p.92 / 천재 p.158) · 총 30점
🎯 출제의도 및 문항해설

• [제2회 논제 Ⅰ]은 경희대 자연계열 기출의 단골 주제인 매개변수 미분법과 곡선의 길이(이동 거리) 공식을 결합한 문항이다. \(\left(\frac{dx}{dt}\right)^2 + \left(\frac{dy}{dt}\right)^2\)이 완전제곱식 \(\left(t + \frac{n^2}{t}\right)^2\)으로 인수분해되는 구조를 발견하여 정적분을 계산하는 능력을 평가한다.
평가 소문항 단계별 상세 채점 기준 (아카데미 · 선생님 첨삭 지도 기준)
논제 Ⅰ-(1) <5점> \(\frac{dy}{dx} = \frac{2nt}{t^2-n^2}\) 도출   <5점> \(t > n\) 조건에서 \(t_n = n^2 + \sqrt{n^4+n^2}\) 결정   <5점> 유리화를 통해 \(\lim_{n\to\infty}(t_n - 2n^2) = \frac{1}{2}\) 산출
논제 Ⅰ-(2) <6점> 속력 \(\sqrt{(x')^2+(y')^2} = t + \frac{n^2}{t}\) 인수분해   <5점> \(l_n = \frac{e^2+1}{2}n^2\) 계산   <4점> \(d_n = \frac{e^2-3}{2}n^2\) 및 \(\frac{l_n}{d_n} = \frac{e^2+1}{e^2-3}\) 도출
📘 [제2회 모의 자연계열 논제 Ⅰ] 예시답안 및 수리논술 연구실 해설
매개변수 곡선 \(x(t) = \frac{1}{2}t^2 - n^2\ln t,\ y(t) = 2nt\)
매개변수 곡선 \(x(t) = \frac{1}{2}t^2 - n^2\ln t,\ y(t) = 2nt\)
■ 논제 Ⅰ-(1) 예시답안 (15점)
\(x(t) = \dfrac{1}{2}t^2 - n^2\ln t,\ y(t) = 2nt\)를 \(t\)에 대하여 미분하면 \(\dfrac{dx}{dt} = t - \dfrac{n^2}{t} = \dfrac{t^2 - n^2}{t},\ \dfrac{dy}{dt} = 2n\)이다. 따라서 제시문 [가]에 의하여 \(t > n\)일 때 접선의 기울기는 \[ \frac{dy}{dx} = \frac{dy/dt}{dx/dt} = \frac{2n}{\frac{t^2-n^2}{t}} = \frac{2nt}{t^2 - n^2} \quad \cdots\cdots \text{ <5점>} \] 이다. 접선의 기울기가 \(\dfrac{1}{n}\)이 되는 시각 \(t_n\ (t_n > n)\)은 방정식 \(\dfrac{2nt}{t^2 - n^2} = \dfrac{1}{n}\), 즉 \(t^2 - 2n^2 t - n^2 = 0\)의 양의 근이므로 \[ t_n = n^2 + \sqrt{n^4 + n^2} \quad (\because t_n > n) \quad \cdots\cdots \text{ <5점>} \] 이다. 따라서 구하는 극한값은 분자·분모에 켤레식을 곱하여 다음과 같이 계산된다. \(\cdots\cdots \text{ <5점>}\) \[ \lim_{n\to\infty}(t_n - 2n^2) = \lim_{n\to\infty}\left(\sqrt{n^4 + n^2} - n^2\right) = \lim_{n\to\infty}\frac{(n^4 + n^2) - n^4}{\sqrt{n^4 + n^2} + n^2} = \lim_{n\to\infty}\frac{1}{\sqrt{1 + \frac{1}{n^2}} + 1} = \frac{1}{2} \]
정답 (1): \(t_n = n^2 + \sqrt{n^4 + n^2},\quad \displaystyle\lim_{n\to\infty}(t_n - 2n^2) = \frac{1}{2}\)
■ 논제 Ⅰ-(2) 예시답안 (15점)
시각 \(t\)에서의 속력을 구하기 위해 \(\left(\dfrac{dx}{dt}\right)^2 + \left(\dfrac{dy}{dt}\right)^2\)을 정리하면 \[ \left(\frac{dx}{dt}\right)^2 + \left(\frac{dy}{dt}\right)^2 = \left(t - \frac{n^2}{t}\right)^2 + (2n)^2 = t^2 - 2n^2 + \frac{n^4}{t^2} + 4n^2 = t^2 + 2n^2 + \frac{n^4}{t^2} = \left(t + \frac{n^2}{t}\right)^2 \quad \cdots\cdots \text{ <6점>} \] 이다. \(t \ge n > 0\)에서 \(t + \dfrac{n^2}{t} > 0\)이므로 제시문 [나]에 의하여 \(t = n\)에서 \(t = en\)까지 점 \(\mathrm{P}\)가 움직인 거리 \(l_n\)은 \[ l_n = \int_{n}^{en}\left(t + \frac{n^2}{t}\right)dt = \left[\frac{1}{2}t^2 + n^2\ln t\right]_{n}^{en} = \frac{1}{2}(e^2 n^2 - n^2) + n^2(\ln(en) - \ln n) = \frac{e^2 + 1}{2}n^2 \quad \cdots\cdots \text{ <5점>} \] 이다. 한편 같은 시간 동안 \(x\)좌표의 증가량 \(d_n = x(en) - x(n)\)은 \[ d_n = \left\{\frac{1}{2}e^2 n^2 - n^2\ln(en)\right\} - \left\{\frac{1}{2}n^2 - n^2\ln n\right\} = \frac{1}{2}(e^2 - 1)n^2 - n^2 = \frac{e^2 - 3}{2}n^2 \] 이므로 구하는 비율은 \(\dfrac{l_n}{d_n} = \dfrac{\frac{e^2+1}{2}n^2}{\frac{e^2-3}{2}n^2} = \dfrac{e^2 + 1}{e^2 - 3}\)이다. \(\cdots\cdots \text{ <4점>}\)
정답 (2): \(l_n = \dfrac{e^2+1}{2}n^2,\quad d_n = \dfrac{e^2-3}{2}n^2,\quad \dfrac{l_n}{d_n} = \dfrac{e^2 + 1}{e^2 - 3}\)
제2회 자연계열 [문항 2] 논제 Ⅱ 출제의도 · 채점기준 · 예시답안 (33점)
[출처: 미래엔 미적분Ⅰ Ⅲ. 다항함수의 적분법 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.28 탐구 3022 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-02-05, 12미적Ⅰ-03-05]
기출 유사 (난이도 ★★★☆☆) · 2025 경희대 자연계열 기출 변형 · 미적분(신사고 p.134) / 수학Ⅱ(미래엔 p.128) · 총 33점
🎯 출제의도 및 문항해설

• [제2회 논제 Ⅱ]는 무리함수 \(y = 2\sqrt{x}\) 위의 점 \(\mathrm{P}(t^2, 2t)\)에서의 접선과 법선의 기하학적 성질을 정적분 넓이 및 외접원 반지름과 결합한 문항이다. 접선과 법선이 점 \(\mathrm{P}\)에서 수직으로 만나므로 \(\angle\mathrm{APQ} = 90^\circ\)인 직각삼각형의 빗변 \(\overline{\mathrm{AQ}}\)가 외접원의 지름이 된다는 핵심 성질을 파악하는지 평가한다.
평가 소문항 단계별 상세 채점 기준 (아카데미 · 선생님 첨삭 지도 기준)
논제 Ⅱ-(1) <5점> 접선 \(y = \frac{1}{t}x + t\) 및 \(\mathrm{A}(-t^2,0), \mathrm{B}(0,t)\) 도출   <4점> \(S_1(t) = \frac{1}{2}t^3\) 산출   <7점> 정적분으로 \(S_2(t) = \frac{1}{6}t^3\) 및 \(\frac{S_2(t)}{S_1(t)} = \frac{1}{3}\) 증명
논제 Ⅱ-(2) <6점> 법선의 방정식 \(y - 2t = -t(x - t^2)\) 및 \(\mathrm{Q}(t^2+2, 0)\) 도출   <6점> \(\angle\mathrm{APQ}=90^\circ\)로부터 \(R(t) = \frac{1}{2}\overline{\mathrm{AQ}} = t^2+1\) 산출   <5점> 극한값 \(1\) 계산
📘 [제2회 모의 자연계열 논제 Ⅱ] 예시답안 및 수리논술 연구실 해설
곡선 \(y = 2\sqrt{x}\) 위의 점 \(\mathrm{P}(t^2, 2t)\)에서의 접선 \(\mathrm{AB}\)와 법선 \(\mathrm{PQ}\)
곡선 \(y = 2\sqrt{x}\) 위의 점 \(\mathrm{P}(t^2, 2t)\)에서의 접선 \(\mathrm{AB}\)와 법선 \(\mathrm{PQ}\)
■ 논제 Ⅱ-(1) 예시답안 (16점)
함수 \(y = 2\sqrt{x}\)를 미분하면 \(y' = \dfrac{1}{\sqrt{x}}\)이므로 점 \(\mathrm{P}(t^2, 2t)\ (t > 0)\)에서의 접선의 기울기는 \(\dfrac{1}{t}\)이다. 따라서 접선 \(l\)의 방정식은 \[ y - 2t = \frac{1}{t}(x - t^2) \implies y = \frac{1}{t}x + t \quad \cdots\cdots \text{ <5점>} \] 이다. 직선 \(l\)의 \(x\)절편과 \(y\)절편은 각각 \(\mathrm{A}(-t^2, 0),\ \mathrm{B}(0, t)\)이므로 삼각형 \(\mathrm{OAB}\)의 넓이 \(S_1(t)\)는 \[ S_1(t) = \frac{1}{2}\times\overline{\mathrm{OA}}\times\overline{\mathrm{OB}} = \frac{1}{2}\times t^2\times t = \frac{1}{2}t^3 \quad \cdots\cdots \text{ <4점>} \] 이다. 한편 구간 \([0, t^2]\)에서 직선 \(\mathrm{BP}\)가 곡선 \(y = 2\sqrt{x}\)보다 위쪽에 있으므로 제시문 [다]에 의하여 \(S_2(t)\)는 다음과 같다. \[ S_2(t) = \int_{0}^{t^2}\left(\frac{1}{t}x + t - 2\sqrt{x}\right)dx = \left[\frac{1}{2t}x^2 + tx - \frac{4}{3}x^{3/2}\right]_{0}^{t^2} = \frac{1}{2}t^3 + t^3 - \frac{4}{3}t^3 = \frac{1}{6}t^3 \] 따라서 \(\dfrac{S_2(t)}{S_1(t)} = \dfrac{\frac{1}{6}t^3}{\frac{1}{2}t^3} = \dfrac{1}{3}\)으로 \(t\)의 값에 관계없이 항상 일정하다. \(\cdots\cdots \text{ <7점>}\)
정답 (1): \(S_1(t) = \dfrac{1}{2}t^3,\quad S_2(t) = \dfrac{1}{6}t^3,\quad \dfrac{S_2(t)}{S_1(t)} = \dfrac{1}{3}\) (일정)
■ 논제 Ⅱ-(2) 예시답안 (17점)
점 \(\mathrm{P}(t^2, 2t)\)를 지나고 접선 \(l\) (기울기 \(\frac{1}{t}\))에 수직인 법선의 기울기는 \(-t\)이므로 법선의 방정식은 \[ y - 2t = -t(x - t^2) \implies y = -tx + t^3 + 2t \] 이다. 이 법선이 \(x\)축(\(y = 0\))과 만나는 점 \(\mathrm{Q}\)의 좌표는 \(-tx + t^3 + 2t = 0\ (t > 0)\)에서 \(\mathrm{Q}(t^2 + 2, 0)\)이다. \(\cdots\cdots \text{ <6점>}\) 접선 \(\mathrm{PA}\)와 법선 \(\mathrm{PQ}\)는 점 \(\mathrm{P}\)에서 서로 수직이므로 삼각형 \(\mathrm{PAQ}\)는 \(\angle\mathrm{APQ} = 90^\circ\)인 직각삼각형이다. 직각삼각형의 외접원의 중심은 빗변 \(\mathrm{AQ}\)의 중점이므로 외접원의 반지름의 길이 \(R(t)\)는 빗변 \(\overline{\mathrm{AQ}}\)의 길이의 절반이다. \[ \overline{\mathrm{AQ}} = (t^2 + 2) - (-t^2) = 2t^2 + 2 \implies R(t) = \frac{1}{2}\overline{\mathrm{AQ}} = t^2 + 1 \quad \cdots\cdots \text{ <6점>} \] 따라서 구하는 극한값은 다음과 같다. \(\cdots\cdots \text{ <5점>}\) \[ \lim_{t\to 0^+}\frac{R(t) - 1}{t^2} = \lim_{t\to 0^+}\frac{(t^2 + 1) - 1}{t^2} = 1 \]
정답 (2): \(R(t) = t^2 + 1,\quad \displaystyle\lim_{t\to 0^+}\frac{R(t) - 1}{t^2} = 1\)
제2회 자연계열 [문항 3] 논제 Ⅲ 출제의도 · 채점기준 · 예시답안 (37점)
[출처: 대수 Ⅱ. 삼각함수 (DB: ALG_Ch02_01) PDF p.34 탐구 3023 변형 | 성취기준: 12대수02-02, 12대수02-03, 12미적Ⅱ-02-01]
기출 유사 (난이도 ★★★☆☆) · 2026·2024 경희대 자연계열 기출 변형 · 수학Ⅰ(천재 p.98) / 미적분(미래엔 p.68) · 총 37점
🎯 출제의도 및 문항해설

• [제2회 논제 Ⅲ]은 사인법칙과 삼각함수의 덧셈정리를 활용하여 원에 내접하는 삼각형의 세 변의 길이, 둘레, 넓이, 내접원의 반지름 \(r(\theta)\)를 모두 \(\theta - \frac{\pi}{3}\)에 대한 대칭적인 삼각함수로 표현하고, 미분법을 통해 극대와 최댓값을 구하는 능력을 종합 평가한다.
평가 소문항 단계별 상세 채점 기준 (아카데미 · 선생님 첨삭 지도 기준)
논제 Ⅲ-(1) <6점> 사인법칙과 덧셈정리로 \(L(\theta) = 2\sqrt{3}\{1 + 2\cos(\theta-\frac{\pi}{3})\}\) 도출   <7점> \(S(\theta) = \sqrt{3}\{4\cos^2(\theta-\frac{\pi}{3})-1\}\) 도출   <4점> \(\theta=\frac{\pi}{3}\)일 때 최댓값 \(3\sqrt{3}\) 산출
논제 Ⅲ-(2) <8점> \(r(\theta) = \frac{2S(\theta)}{L(\theta)} = 2\cos(\theta-\frac{\pi}{3})-1\) 인수분해 도출   <6점> \(f(\theta) = 2\cos(\theta-\frac{\pi}{3}) + \sin(\theta-\frac{\pi}{3}) - 1\) 정리   <6점> \(\tan(\alpha-\frac{\pi}{3})=\frac{1}{2}\) 및 최댓값 \(M=\sqrt{5}-1\) 산출
📘 [제2회 모의 자연계열 논제 Ⅲ] 예시답안 및 수리논술 연구실 해설
반지름 \(R=2\)인 원에 내접하는 예각삼각형 \(\mathrm{ABC}\)와 내접원 \(r(\theta)\)
반지름 \(R=2\)인 원에 내접하는 예각삼각형 \(\mathrm{ABC}\)와 내접원 \(r(\theta)\)
■ 논제 Ⅲ-(1) 예시답안 (17점)
외접원의 반지름이 \(R = 2\)이고 \(\angle A = \dfrac{\pi}{3},\ \angle B = \theta,\ \angle C = \dfrac{2\pi}{3} - \theta\)이므로 제시문 [라]의 사인법칙에 의하여 세 변의 길이는 \[ \overline{\mathrm{BC}} = 4\sin\frac{\pi}{3} = 2\sqrt{3}, \qquad \overline{\mathrm{AC}} = 4\sin\theta, \qquad \overline{\mathrm{AB}} = 4\sin\!\left(\frac{2\pi}{3} - \theta\right) \] 이다. 삼각함수의 덧셈정리로부터 \(\sin\theta + \sin\!\left(\dfrac{2\pi}{3} - \theta\right) = 2\sin\dfrac{\pi}{3}\cos\!\left(\theta - \dfrac{\pi}{3}\right) = \sqrt{3}\cos\!\left(\theta - \dfrac{\pi}{3}\right)\)이므로 둘레 \(L(\theta)\)는 \[ L(\theta) = 2\sqrt{3} + 4\sqrt{3}\cos\!\left(\theta - \frac{\pi}{3}\right) = 2\sqrt{3}\left\{1 + 2\cos\!\left(\theta - \frac{\pi}{3}\right)\right\} \quad \cdots\cdots \text{ <6점>} \] 이다. 또한 \(\sin\theta\sin\!\left(\dfrac{2\pi}{3} - \theta\right) = \dfrac{1}{2}\left\{\cos\!\left(2\theta - \dfrac{2\pi}{3}\right) - \cos\dfrac{2\pi}{3}\right\} = \cos^2\!\left(\theta - \dfrac{\pi}{3}\right) - \dfrac{1}{4}\)이므로 삼각형의 넓이 \(S(\theta)\)는 \[ S(\theta) = \frac{1}{2}\overline{\mathrm{AB}}\cdot\overline{\mathrm{AC}}\sin\frac{\pi}{3} = 4\sqrt{3}\sin\theta\sin\!\left(\frac{2\pi}{3}-\theta\right) = \sqrt{3}\left\{4\cos^2\!\left(\theta - \frac{\pi}{3}\right) - 1\right\} \quad \cdots\cdots \text{ <7점>} \] 이다. \(\dfrac{\pi}{6} < \theta < \dfrac{\pi}{2}\)에서 \(\theta = \dfrac{\pi}{3}\)일 때 \(\cos\!\left(\theta - \dfrac{\pi}{3}\right) = 1\)로 최대이므로 \(S(\theta)\)의 최댓값은 \(3\sqrt{3}\)이다. \(\cdots\cdots \text{ <4점>}\)
정답 (1): \(L(\theta) = 2\sqrt{3}\left\{1 + 2\cos\!\left(\theta-\frac{\pi}{3}\right)\right\},\ S(\theta) = \sqrt{3}\left\{4\cos^2\!\left(\theta-\frac{\pi}{3}\right)-1\right\},\ \theta=\frac{\pi}{3}\)에서 최댓값 \(3\sqrt{3}\)
■ 논제 Ⅲ-(2) 예시답안 (20점)
제시문 [라]의 \(S(\theta) = \dfrac{1}{2}r(\theta)L(\theta)\)와 합차공식 \(4\cos^2\!\left(\theta-\frac{\pi}{3}\right) - 1 = \left\{2\cos\!\left(\theta-\frac{\pi}{3}\right)+1\right\}\left\{2\cos\!\left(\theta-\frac{\pi}{3}\right)-1\right\}\)에 의하여 \[ r(\theta) = \frac{2S(\theta)}{L(\theta)} = \frac{2\sqrt{3}\left\{4\cos^2\!\left(\theta - \frac{\pi}{3}\right) - 1\right\}}{2\sqrt{3}\left\{2\cos\!\left(\theta - \frac{\pi}{3}\right) + 1\right\}} = 2\cos\!\left(\theta - \frac{\pi}{3}\right) - 1 \quad \cdots\cdots \text{ <8점>} \] 이다. 한편 \(\overline{\mathrm{AC}} - \overline{\mathrm{AB}} = 4\left\{\sin\theta - \sin\!\left(\dfrac{2\pi}{3}-\theta\right)\right\} = 4\cdot 2\cos\dfrac{\pi}{3}\sin\!\left(\theta - \dfrac{\pi}{3}\right) = 4\sin\!\left(\theta - \dfrac{\pi}{3}\right)\)이므로 \[ f(\theta) = r(\theta) + \frac{1}{4}\big(\overline{\mathrm{AC}} - \overline{\mathrm{AB}}\big) = 2\cos\!\left(\theta - \frac{\pi}{3}\right) + \sin\!\left(\theta - \frac{\pi}{3}\right) - 1 \quad \cdots\cdots \text{ <6점>} \] 이다. \(f(\theta)\)를 \(\theta\)에 대하여 미분하면 \(f'(\theta) = -2\sin\!\left(\theta - \dfrac{\pi}{3}\right) + \cos\!\left(\theta - \dfrac{\pi}{3}\right) = 0\)에서 \(\tan\!\left(\alpha - \dfrac{\pi}{3}\right) = \dfrac{1}{2} < \dfrac{1}{\sqrt{3}} = \tan\dfrac{\pi}{6}\)이므로 \(\alpha \in \left(\dfrac{\pi}{3}, \dfrac{\pi}{2}\right)\)에서 극대이자 최대가 된다. 이때 \(\cos\!\left(\alpha - \dfrac{\pi}{3}\right) = \dfrac{2}{\sqrt{5}},\ \sin\!\left(\alpha - \dfrac{\pi}{3}\right) = \dfrac{1}{\sqrt{5}}\)이므로 최댓값은 \(M = 2\cdot\dfrac{2}{\sqrt{5}} + \dfrac{1}{\sqrt{5}} - 1 = \sqrt{5} - 1\)이다. \(\cdots\cdots \text{ <6점>}\)
정답 (2): \(r(\theta) = 2\cos\!\left(\theta-\frac{\pi}{3}\right)-1,\quad \tan\!\left(\alpha-\frac{\pi}{3}\right) = \frac{1}{2},\quad M = \sqrt{5} - 1\)