SUNGKYUNKWAN UNIVERSITY · JEV-REA-ARGON
2027학년도 자연계열 수리논술 파이널 실전 대비 [제4회]
성균관대학교
실전모의고사 4회 문제집
JEV-REA-ARGON 엔진 적용 · 제4회 실전모의고사 (3대문항 · 9소문항 · 100점 만점)
출제 과목: 공통수학(수학) · 수학Ⅰ · 수학Ⅱ · 확률과 통계
출제경향 분석 리포트 수록 · 1문항 1페이지 A4 실전 규격
📊 교과서 핵심 4대 과목(공통수학 · 수학Ⅰ · 수학Ⅱ · 확률과 통계) 출제 단원 및 논증 테마 맵핑 제4회 3대문항 (9소문항) SSOT
회차 문항 번호 출제 과목군 핵심 출제 테마 및 논증 포인트 배점 난이도
제4회
[실전모의]
[문제 1] 수학Ⅰ 삼각방정식의 주기·대칭성을 이용한 실근 개수 \(a_n, b_n\)과 실근의 합 \(S_n\) 및 부분분수 급수 30점 상
[문제 2] 공통수학, 수학Ⅱ 이차식의 완전제곱으로 나눈 나머지정리 사차다항식 결정, 실근 개수 조건 및 정적분 넓이 40점 최상
[문제 3] 확률과 통계 베이즈 정리 반복 검사의 조건부확률 점화식, 정규분포 구간 확률 최대화 및 표본평균 표본크기 30점 상
💡 JEV-REA-ARGON 엔진 기반 성균관대 수리논술 4대 과목 출제 원칙 및 합격 전략
1. 출제 범위 엄수 (공통수학 · 수학Ⅰ · 수학Ⅱ · 확률과 통계): 성균관대 최신 출제 기조에 맞추어 초월함수 미적분과 공간벡터를 배제하고, 교과서 핵심 개념의 깊이 있는 논증력을 측정합니다.
2. 대문항 3개 · 100점 만점 표준 편제: [문제 1](30점: 공통수학·수학Ⅰ 수열/도형/로그), [문제 2](40점: 수학Ⅱ 다항함수 미적분·절댓값·넓이), [문제 3](30점: 확률과 통계 조건부확률·확률변수 기댓값/분산)의 황금 비율을 완벽 구현했습니다.
3. 단계별 연쇄 논증 (ⅰ ➔ ⅱ ➔ ⅲ): 소문항 (ⅰ)에서 도출한 일반항이나 기하적 성질이 (ⅱ), (ⅲ)의 망원급수 부등식 및 정적분 계산의 핵심 보조정리로 직결됩니다.
📝 [자연계열 제4회 / 문제 1] (수학Ⅰ)
2027 실전모의 4회

[문제 1] 다음 제시문을 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅲ]을 풀이와 함께 답하시오. (30점)

[출처: 비상(김원경) 기하 Ⅰ. 이차곡선 (DB: GEOM_Ch01) PDF p.12 탐구 4041 변형 / 미래엔(황선욱) 대수 Ⅲ. 수열 (DB: ALG_Ch03_03) PDF p.12 탐구 4041 변형 | 성취기준: 12기하01-01, 12대수03-04]

<제시문 1> 실수 \(x\)에 대하여 삼각함수 \(y = \sin\left(\frac{\pi}{2}x\right)\)와 \(y = \cos\left(\frac{\pi}{2}x\right)\)는 모두 주기가 \(\dfrac{2\pi}{\pi/2} = 4\)인 주기함수이다. 또한 함수 \(y = \sin\left(\frac{\pi}{2}x\right)\)의 그래프는 직선 \(x = 4k + 1\) (\(k\)는 정수)에 대하여 대칭이다.

<제시문 2> 자연수 \(n\)에 대하여 닫힌구간 \([0, 4n]\)에서 정의된 방정식\[\sin\left(\frac{\pi}{2}x\right) = \frac{1}{3}\]의 서로 다른 모든 실근의 개수를 \(a_n\), 모든 실근의 합을 \(S_n\)이라 하자.

<제시문 3> 자연수 \(n\)에 대하여 닫힌구간 \([0, 4n]\)에서 정의된 방정식\[\left|\cos\left(\frac{\pi}{2}x\right)\right| = \frac{x}{4n}\]의 서로 다른 모든 실근의 개수를 \(b_n\)이라 하자.

1-ⅰ 제시문 <2>에서 수열 \(\{a_n\}\)과 \(\{S_n\}\)의 일반항을 각각 \(n\)에 관한 식으로 나타내고, \(\displaystyle \sum_{n=1}^{15} S_n\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
1-ⅱ 제시문 <3>에서 수열 \(\{b_n\}\)의 일반항을 \(n\)에 관한 식으로 나타내고 그 이유를 논하시오.  [10점]
1-ⅲ 자연수 \(m\)에 대하여 부등식 \(\displaystyle \sum_{n=1}^m \frac{2}{S_n + a_n - 1} \ge \frac{98}{99}\)을 만족시키는 자연수 \(m\)의 최솟값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 실전 규격)】 ※ [1-ⅰ] 각 주기 [4k-4, 4k]에서 대칭축 x=4k-3을 이용한 두 실근의 합 도출, [1-ⅱ] 구간별 |cos(pi x/2)|의 반파장 아치와 직선 y=x/(4n)의 교점 개수 분석, [1-ⅲ] 1/(4n^2-1) 부분분수 소거 과정을 서술하시오.
📝 [자연계열 제4회 / 문제 2] (공통수학 · 수학Ⅱ)
2027 실전모의 4회

[문제 2] 다음 제시문을 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅲ]을 풀이와 함께 답하시오. (40점)

[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅰ-2. 함수의 연속 (DB: CAL1_Ch01) PDF p.26 탐구 4042 변형 / 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅲ-1. 부정적분과 정적분 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.18 탐구 4042 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-01-03, 12미적Ⅰ-02-07, 12미적Ⅰ-03-04]

<제시문 1> 다항식 \(P(x)\)를 다항식 \(A(x)\)로 나눈 몫을 \(Q(x)\), 나머지를 \(R(x)\)라 하면 \(P(x) = A(x)Q(x) + R(x)\) (단, \(\deg R(x) \lt \deg A(x)\) 또는 \(R(x) = 0\))가 성립한다. 특히 미분가능한 항등식의 양변을 미분하여도 등식이 성립한다.

<제시문 2> 최고차항의 계수가 \(1\)인 사차다항식 \(P(x)\)가 다음 두 조건을 만족시킨다.
(가) \(P(x)\)를 \((x+1)^2\)으로 나눈 나머지와 \((x-1)^2\)으로 나눈 나머지가 서로 같고, 이 공통인 나머지를 \(R(x)\)라 한다.
(나) \(P(0) = 2\)이고 \(P'(0) = 2\)이다.

<제시문 3> 제시문 <2>의 사차다항식 \(P(x)\)와 나머지 \(R(x)\)에 대하여 실수 \(t\)에 관한 정적분 함수 \(G(t)\)를 다음과 같이 정의하자.\[G(t) = \int_0^t \{P(x) - R(x)\}\,dx\]

2-ⅰ 제시문 <2>의 사차다항식 \(P(x)\)와 나머지 다항식 \(R(x)\)를 각각 구하고 그 이유를 논하시오.  [12점]
2-ⅱ 실수 \(k\)에 대하여 방정식 \(P(x) - R(x) = k\)가 서로 다른 세 실근을 갖도록 하는 상수 \(k\)의 값과 그때의 세 실근을 모두 구하시오. 또한 제시문 <3>의 함수 \(G(t)\)가 실수 전체의 집합에서 증가하는지 감소하는지 판정하고, 방정식 \(G(t) = 0\)의 실근의 개수를 구하고 그 이유를 논하시오.  [14점]
2-ⅲ 좌표평면에서 곡선 \(y = P(x)\)와 직선 \(y = R(x)\)로 둘러싸인 도형의 넓이 \(S_1\)을 구하시오. 또한 곡선 \(y = P(x)\), 직선 \(y = R(x)\) 및 두 직선 \(x = -2, \; x = 2\)로 둘러싸인 모든 영역의 넓이의 합 \(S_2\)를 구하고 그 이유를 논하시오.  [14점]
【답안 작성란 (A4 실전 규격)】 ※ [2-ⅰ] P(x)-R(x)가 (x+1)^2과 (x-1)^2을 인수로 가짐을 이용한 식 도출, [2-ⅱ] W자형 사차함수 개형 분석 및 G'(t)>=0을 통한 단조증가 증명, [2-ⅲ] 우함수 대칭성을 이용한 구간 [-1,1] 및 [-2,2] 정적분 계산을 서술하시오.
📝 [자연계열 제4회 / 문제 3] (확률과 통계)
2027 실전모의 4회

[문제 3] 다음 제시문을 읽고 [문제 3-ⅰ] ~ [문제 3-ⅲ]을 풀이와 함께 답하시오. (30점)

[출처: 확률과 통계 Ⅱ-2. 조건부확률 및 Ⅲ-1. 확률분포 (DB: KICE_2028) PDF p.12 탐구 4043 변형 | 성취기준: 12확통02-05, 12확통02-07, 12확통03-02, 12확통03-03]

<제시문 1> 표본공간 \(S\)의 분할 \(E, E^c\)와 사건 \(A\) (\(P(A) \gt 0\))에 대하여 조건부확률과 곱셈정리에 의하면\[P(E|A) = \frac{P(E \cap A)}{P(A)} = \frac{P(E)P(A|E)}{P(E)P(A|E) + P(E^c)P(A|E^c)}\]이 성립한다.

<제시문 2> 확률변수 \(X\)가 정규분포 \(\mathrm{N}(m, \sigma^2)\)을 따를 때, \(Z = \dfrac{X - m}{\sigma}\)은 표준정규분포 \(\mathrm{N}(0, 1)\)을 따른다. 또한 모집단 \(\mathrm{N}(m, \sigma^2)\)에서 크기가 \(n\)인 표본을 임의추출할 때 표본평균 \(\overline{X}\)는 정규분포 \(\mathrm{N}\left(m, \frac{\sigma^2}{n}\right)\)을 따른다.

<제시문 3> 어느 반도체 공장에서 생산되는 전체 웨이퍼 중 \(10\%\)는 ‘특수 등급’(\(E\))이고, 나머지 \(90\%\)는 ‘일반 등급’(\(E^c\))이다. 등급 판별 장치는 특수 등급 웨이퍼를 검사할 때 \(80\%\)의 확률로 ‘양성’ 판정을 내리고, 일반 등급 웨이퍼를 검사할 때 \(20\%\)의 확률로 ‘양성’ 판정을 내린다. 임의로 선택한 한 개의 웨이퍼에 대하여 반복 검사 결과는 그 웨이퍼의 등급이 정해진 상태에서 서로 독립이다.
한편 이 공장의 웨이퍼 두께 \(X\) (단위: \(\mu\text{m}\))는 정규분포 \(\mathrm{N}(50, 4^2)\)을 따르며, 표준정규분포에서 \(P(0 \le Z \le 1) = 0.3413, \; P(0 \le Z \le 2) = 0.4772\)이다.

3-ⅰ 제시문 <3>에서 임의로 택한 한 개의 웨이퍼를 \(k\)회 연속 독립적으로 검사하여 \(k\)회 모두 ‘양성’ 판정을 받았을 때, 이 웨이퍼가 실제로 ‘특수 등급’(\(E\))일 조건부확률을 \(p_k\)라 하자. \(p_k\)를 \(k\)에 관한 식으로 나타내고, \(p_k \ge 0.99\)를 만족시키는 자연수 \(k\)의 최솟값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
3-ⅱ 제시문 <3>의 정규분포 \(\mathrm{N}(50, 4^2)\)을 따르는 확률변수 \(X\)에 대하여 실수 \(t\)의 함수 \(h(t) = P(2t - 6 \le X \le 2t + 10)\)이 최댓값을 갖도록 하는 실수 \(t\)의 값과 그때의 최댓값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
3-ⅲ 제시문 <3>의 모집단에서 크기가 \(n\)인 표본을 임의추출하여 구한 표본평균을 \(\overline{X}\)라 할 때, \(P(|\overline{X} - 50| \le 1) \ge 0.9544\)를 만족시키는 자연수 \(n\)의 최솟값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 실전 규격)】 ※ [3-ⅰ] k회 연속 양성 확률 P(A_k|E)=0.8^k, P(A_k|E^c)=0.2^k 대입 및 4^k 부등식 해결, [3-ⅱ] 정규분포 대칭축 m=50과 구간 중점 일치 조건, [3-ⅲ] 표본평균 표준화 및 sqrt(n)/4 >= 2 풀이를 서술하시오.