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SUNGKYUNKWAN UNIVERSITY OFFICIAL RUBRICS · JEV-REA-ARGON
입학처 공식 평가원칙 및 단계별 세부 루브릭 [제8회]
성균관대학교
실전모의고사 8회 해설집
JEV-REA-ARGON 엔진 적용 · 제8회 실전모의고사 단계별 모범답안 & 채점기준표
출제 과목: 공통수학 · 대수(수학Ⅰ) · 미적분Ⅰ(수학Ⅱ) · 확률과 통계
각 문제별 감점 클리닉 게재 · 2페이지 공식 채점 가이드라인 수록
★ 각 문제별 감점 클리닉 게재 ★
🎯 성균관대학교 수리논술 공식 평가원칙과 JEV-REA-ARGON 루브릭 구성 가이드 [제8회]
1. 수학적 정의와 정리의 전제 조건 명시 (30% 비중)
성균관대 수리논술은 최종 답안 수치뿐만 아니라, 사잇값·평균값 정리, 수학적 귀납법, 조건부확률·베이즈 정리 등을 적용할 때 전제 조건(연속성, 미분가능성, 귀납 가정, 배반 분할 등)을 엄밀하게 서술했는지를 최우선으로 채점합니다.

2. 공통수학·대수 수열의 귀납적 구조 및 망원급수 소거 (25% 비중)
무리식·로그·삼각함수 및 도형의 기하적 성질로부터 수열의 일반항 \(a_n, b_n\)을 유도하고, 부분분수 분해 및 망원급수 소거를 통해 부등식의 최소 자연수를 결정하는 단계별 과정을 정확히 제시해야 합니다.

3. 미적분Ⅰ 다항함수의 접선·극값 및 구간별 정적분 (25% 비중)
이중접선·법선의 직교성, 정적분으로 정의된 함수의 극대·극소, 절댓값 다항함수의 미분가능성과 구간 분리 정적분 계산을 누락 없이 연결해야 만점을 획득합니다.

4. 확률과 통계 조건부확률·기댓값·분산 및 통계적 추정 (20% 비중)
단계별 비복원 추출의 사후확률, 이산확률변수의 기댓값·분산, 표본평균과 모비율의 신뢰구간 추정식을 체계적으로 산출해야 합니다.
⚠️ 제8회 수험생 다빈도 감점 3대 함정 클리닉
[함정 1] 평행선 사이 거리 공식 분모 누락: 두 직선 \(x - y + 2n = 0\)과 \(x - y - n = 0\) 사이의 거리는 \(3n\)이 아니라 \(\frac{3n}{\sqrt{2}}\)입니다.
[함정 2] 코사인법칙 둔각(\(120^\circ\)) 부호 실수: \(\cos 120^\circ = -\frac{1}{2}\)이므로 \(c^2 = a^2 + b^2 + ab\)가 됨에 유의하십시오.
[함정 3] 모비율 신뢰구간 길이 공식에서 \(2\) 누락: 신뢰구간 \([\hat{p}-c, \hat{p}+c]\)의 길이는 \(2c = 2 \times 1.96\sqrt{\hat{p}(1-\hat{p})/n}\)입니다.
📊 2022 개정 교육과정 핵심 4대 과목(공통수학 · 대수 · 미적분Ⅰ · 확률과 통계) 출제 단원 및 논증 테마 맵핑 제8회 3대문항 (9소문항) SSOT
회차 문항 번호 출제 과목군 핵심 출제 테마 및 논증 포인트 배점 난이도
제8회
[실전모의]
[문제 1] 대수 평행선 \(y=x+2n, y=x-n\) 위의 정삼각형 최소 넓이 \(S_n\), 코사인법칙 및 망원급수 (2024 기출 1번 변형) 30점 상
[문제 2] 미적분Ⅰ (수학Ⅱ) 구간별 이차함수에 원점에서 그은 공통 접선 \(y=2x\), 넓이 불변성 및 정적분 합 (2024 기출 2번 변형) 40점 최상
[문제 3] 확률과 통계 표본공간 분할 조건부확률 연립방정식과 표본비율 \(\hat{p}\)을 이용한 모비율 \(95\%\) 신뢰구간 추정 (2024 기출 3번 변형) 30점 상
💡 JEV-REA-ARGON 엔진 기반 성균관대 수리논술 제8회 출제 원칙 및 합격 전략
1. 2024학년도 1교시 본고사 1:1 정밀 매핑 + 2022 개정 모비율 추정 결합: 제8회 모의고사는 2024 성균관대 1교시 기출의 3대 핵심 문항(평행한 두 직선 위의 정삼각형 넓이 수열과 코사인법칙, 구간별 대칭 함수의 원점 접선과 정적분 넓이, 표본공간 분할 조건부확률 연립방정식)에 2022 개정 교육과정에서 재도입된 모비율 신뢰구간(`12확통03-06`)을 결합했습니다.
2. 평행선 사이의 거리와 정삼각형 높이 공식: [문제 1]에서는 두 평행선 사이의 최단거리가 정삼각형의 높이 \(h_n = \frac{\sqrt{3}}{2}\ell_n\)이 될 때 한 변의 길이 \(\ell_n\)과 넓이 \(S_n\)이 최소가 됨을 논증합니다.
3. 구간별 평행이동 이차함수의 공통 원점 접선과 넓이 불변성: [문제 2]에서는 원점에서 그은 접선이 모든 \(n\)에 대하여 \(y = 2x\)로 동일함을 증명하고 정적분 넓이를 도출합니다.

【제8회 문제 1】 단계별 모범답안 및 수학적 논증 [1/2] (30점)

총 30점 (1-ⅰ: 10점, 1-ⅱ: 10점, 1-ⅲ: 10점)
[출처: 대수 Ⅱ-2. 사인법칙과 코사인법칙 (DB: ALG_Ch02_01) PDF p.32 탐구 4081 변형 / 미래엔(황선욱) 대수 Ⅲ. 수열 (DB: ALG_Ch03_03) PDF p.11 탐구 4081 변형 | 성취기준: 12대수02-03, 12대수03-04]
Step 1 [문제 1-ⅰ] 두 평행선 사이의 거리 \(d_n\)과 정삼각형의 넓이 \(S_n\) 도출

두 직선 \(\ell_1 : x - y + 2n = 0\)과 \(\ell_2 : x - y - n = 0\) 사이의 거리 \(d_n\)은 정삼각형 \(A_n B_n C_n\)의 높이와 같으므로\[d_n = \frac{|2n - (-n)|}{\sqrt{1^2 + (-1)^2}} = \frac{3n}{\sqrt{2}}\]입니다. 정삼각형의 높이 공식 \(\dfrac{\sqrt{3}}{2}\ell_n = d_n = \dfrac{3n}{\sqrt{2}}\)으로부터 한 변의 길이와 넓이는\[\ell_n = \sqrt{6}\,n, \quad S_n = \frac{\sqrt{3}}{4}\ell_n^2 = \frac{3\sqrt{3}}{2}n^2\]입니다. 따라서 구하는 합은\[\sum_{n=1}^{8} \frac{S_n}{\sqrt{3}} = \frac{3}{2}\sum_{n=1}^{8} n^2 = \frac{3}{2} \times \frac{8 \times 9 \times 17}{6} = \frac{3}{2} \times 204 = 306\]입니다.

Step 2 [문제 1-ⅱ] 코사인법칙과 사인법칙을 이용한 \(\overline{A_n D_n}\) 및 외접원 반지름 \(R_n\) 유도

삼각형 \(A_n C_n D_n\)에서 \(\overline{A_n C_n} = \ell_n = \sqrt{6}\,n\), \(\overline{C_n D_n} = \frac{1}{2}\ell_n = \frac{\sqrt{6}}{2}n\)이고, 정삼각형의 외각이므로 \(\angle A_n C_n D_n = 180^\circ - 60^\circ = 120^\circ\)입니다.
제시문 <1>의 코사인법칙을 적용하면 (\(\cos 120^\circ = -\frac{1}{2}\))\[\overline{A_n D_n}^2 = \ell_n^2 + \left(\frac{1}{2}\ell_n\right)^2 - 2\ell_n\left(\frac{1}{2}\ell_n\right)\left(-\frac{1}{2}\right) = \frac{7}{4}\ell_n^2 = \frac{7}{4} \times 6n^2 = \frac{21}{2}n^2\]이므로 \(\overline{A_n D_n} = \dfrac{\sqrt{42}}{2}n\)입니다.
또한 삼각형 \(A_n C_n D_n\)에 사인법칙을 적용하면 (\(\sin 120^\circ = \frac{\sqrt{3}}{2}\))\[2R_n = \frac{\overline{A_n D_n}}{\sin 120^\circ} = \frac{\frac{\sqrt{42}}{2}n}{\frac{\sqrt{3}}{2}} = \sqrt{14}\,n \implies R_n = \frac{\sqrt{14}}{2}n\]입니다.

【제8회 문제 1】 단계별 모범답안 및 수학적 논증 [2/2] (30점)

배점 30점
Step 3 [문제 1-ⅲ] \(R_n\)의 역수 곱 망원급수 소거를 통한 자연수 \(m\)의 최솟값 도출

(1-ⅱ)에서 \(R_n = \dfrac{\sqrt{14}}{2}n\)이므로 \(R_n R_{n+1} = \dfrac{14}{4}n(n+1) = \dfrac{7}{2}n(n+1)\)입니다.
따라서 주어진 급수의 일반항은\[\frac{7}{R_n R_{n+1}} = \frac{7}{\frac{7}{2}n(n+1)} = \frac{2}{n(n+1)} = 2\left(\frac{1}{n} - \frac{1}{n+1}\right)\]입니다. 제\(m\)항까지의 부분합을 망원급수로 소거하면\[\sum_{n=1}^{m} \frac{7}{R_n R_{n+1}} = 2\sum_{n=1}^{m} \left(\frac{1}{n} - \frac{1}{n+1}\right) = 2\left(1 - \frac{1}{m+1}\right)\]입니다. 부등식 \(2\left(1 - \dfrac{1}{m+1}\right) \ge \dfrac{15}{8}\)을 정리하면\[1 - \frac{1}{m+1} \ge \frac{15}{16} \iff \frac{1}{m+1} \le \frac{1}{16} \iff m + 1 \ge 16 \iff m \ge 15\]이므로 자연수 \(m\)의 최솟값은 \(15\)입니다.

평가 소문항 채점 기준
소문항 [1-ⅰ] \(d_n = \frac{3n}{\sqrt{2}}, \; \ell_n = \sqrt{6}n, \; S_n = \frac{3\sqrt{3}}{2}n^2\) 도출 및 합 \(306\) 산출 (10점)
소문항 [1-ⅱ] \(\angle A_n C_n D_n = 120^\circ\) 코사인법칙으로 \(\overline{A_n D_n} = \frac{\sqrt{42}}{2}n\) 유도 (5점)
소문항 [1-ⅱ] 사인법칙을 적용하여 외접원 반지름 \(R_n = \frac{\sqrt{14}}{2}n\) 도출 (5점)
소문항 [1-ⅲ] \(\frac{7}{R_n R_{n+1}} = 2\left(\frac{1}{n} - \frac{1}{n+1}\right)\) 변형 및 부분합 \(2\left(1 - \frac{1}{m+1}\right)\) 도출 (5점)
소문항 [1-ⅲ] 부등식 \(m+1 \ge 16\)을 풀어 최솟값 \(m = 15\) 완결 (5점)
🩺 각 문제별 감점 클리닉 [제8회 문제 1]
• 빈출 감점 포인트: [1-ⅱ]에서 \(\angle A_n C_n D_n\)을 내각 \(60^\circ\)로 잘못 대입하여 \(\cos 60^\circ = \frac{1}{2}\)을 쓰면 \(\overline{A_n D_n}\)과 \(R_n\)이 모두 틀리게 됩니다.
• 방어 전략: 점 \(C_n\)이 선분 \(B_n D_n\) 위에 있으므로 \(\angle A_n C_n D_n\)은 정삼각형 내각 \(60^\circ\)의 외각인 \(120^\circ\)임을 반드시 먼저 명시하십시오.

【제8회 문제 2】 단계별 모범답안 및 수학적 논증 [1/2] (40점)

총 40점 (2-ⅰ: 12점, 2-ⅱ: 14점, 2-ⅲ: 14점)
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅱ-2. 도함수의 활용 (DB: CAL1_Ch02) PDF p.32 탐구 4082 변형 / 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅲ-2. 정적분의 활용 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.36 탐구 4082 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-02-05, 12미적Ⅰ-03-05]
Step 1 [문제 2-ⅰ] 접점 \(s_n = 2n+1\) 도출 및 공통 접선 \(y = 2x\) 증명

\(f_n(x) = x^2 - 4nx + 4n^2 + 4n + 1\)이고 \(f_n'(x) = 2x - 4n\)입니다.
제시문 <1>에 의하여 원점을 지나는 접선의 접점 \(s_n \in [2n-1, 2n+1]\)은 방정식 \(f_n(s) = s f_n'(s)\)를 만족하므로\[s^2 - 4ns + 4n^2 + 4n + 1 = s(2s - 4n) \iff s^2 = (2n + 1)^2\]\(s_n \gt 0\)이므로 \(s_n = 2n + 1 \in [2n-1, 2n+1]\)입니다.
그때의 접점 좌표는 \(P_n(2n+1, 4n+2)\)이고 접선의 기울기는 \(f_n'(2n+1) = 2(2n+1) - 4n = 2\)이므로, 접선 \(\ell_n\)의 방정식은 \(y = 2x\)로서 자연수 \(n\)에 관계없이 항상 동일합니다.

Step 2 [문제 2-ⅱ] 곡선 \(y=f_n(x)\)와 접선 \(y=2x\) 및 \(x=2n-1\)로 둘러싸인 넓이 \(A_n\) 불변성 증명

곡선 \(y = f_n(x)\)와 직선 \(y = 2x\)의 차를 정리하면\[f_n(x) - 2x = x^2 - 2(2n+1)x + (2n+1)^2 = \{x - (2n+1)\}^2 \ge 0\]입니다. 따라서 구간 \([2n-1, 2n+1]\)에서 둘러싸인 넓이 \(A_n\)은\[\begin{aligned} A_n &= \int_{2n-1}^{2n+1} \{x - (2n+1)\}^2\,dx = \left[\frac{1}{3}\{x - (2n+1)\}^3\right]_{2n-1}^{2n+1} \\ &= 0 - \frac{1}{3}(-2)^3 = \frac{8}{3} \end{aligned}\]으로서 자연수 \(n\)의 값에 관계없이 항상 \(\dfrac{8}{3}\)으로 일정합니다.

【제8회 문제 2】 단계별 모범답안 및 수학적 논증 [2/2] (40점)

배점 40점
Step 3 [문제 2-ⅲ] 정적분 \(I_n\)의 일반항 유도와 \(\sum_{n=1}^6 I_n\) 계산

\(f_n(x) = \{f_n(x) - 2x\} + 2x\)이므로 정적분 \(I_n\)은 (2-ⅱ)의 넓이 \(A_n = \frac{8}{3}\)과 직선 \(y = 2x\) 아래의 사다리꼴 넓이의 합과 같습니다.\[\begin{aligned} I_n &= \int_{2n-1}^{2n+1} \{f_n(x) - 2x\}\,dx + \int_{2n-1}^{2n+1} 2x\,dx \\ &= \frac{8}{3} + \left[x^2\right]_{2n-1}^{2n+1} = \frac{8}{3} + \left\{(2n+1)^2 - (2n-1)^2\right\} = 8n + \frac{8}{3} \end{aligned}\]따라서 \(n=1\)부터 \(6\)까지의 합은\[\sum_{n=1}^{6} I_n = 8\sum_{n=1}^{6} n + \sum_{n=1}^{6} \frac{8}{3} = 8 \times \frac{6 \times 7}{2} + 6 \times \frac{8}{3} = 168 + 16 = 184\]입니다.

평가 소문항 채점 기준
소문항 [2-ⅰ] \(f_n(s) = sf_n'(s)\)로부터 \(s_n = 2n+1\) 도출 및 공통 접선 \(y = 2x\) 증명 (12점)
소문항 [2-ⅱ] \(f_n(x) - 2x = (x - 2n - 1)^2\) 완전제곱식 인수분해 도출 (7점)
소문항 [2-ⅱ] 정적분 계산으로 \(n\)에 무관한 일정한 넓이 \(A_n = \frac{8}{3}\) 산출 (7점)
소문항 [2-ⅲ] \(I_n = A_n + \int_{2n-1}^{2n+1} 2x\,dx = 8n + \frac{8}{3}\) 일차식 유도 (7점)
소문항 [2-ⅲ] \(\sum_{n=1}^6 I_n = 168 + 16 = 184\) 정확 계산 (7점)
🩺 각 문제별 감점 클리닉 [제8회 문제 2]
• 빈출 감점 포인트: [2-ⅱ], [2-ⅲ]에서 \((x-2n)^2 + 4n + 1\)을 그대로 전개하여 \(2n+1\)과 \(2n-1\)의 세제곱 차를 계산하다가 부호·계수 실수를 범하는 경우가 많습니다.
• 방어 전략: \(f_n(x) - 2x = (x - (2n+1))^2\) 항등식을 활용하면 평행이동 치환만으로 암산 수준의 정확한 정적분이 가능합니다.

【제8회 문제 3】 단계별 모범답안 및 수학적 논증 [1/2] (30점)

총 30점 (3-ⅰ: 10점, 3-ⅱ: 10점, 3-ⅲ: 10점)
[출처: 확률과 통계 Ⅱ-2. 조건부확률 및 Ⅲ-2. 모비율의 추정 (DB: KICE_2028) PDF p.11 탐구 4083 변형 | 성취기준: 12확통02-05, 12확통03-06]
Step 1 [문제 3-ⅰ] \(P(A \cap B), P(A), P(B)\)의 값 도출

표본공간에서 합집합 \(A \cup B\)는 서로 배반인 세 사건 \(A \cap B^c\), \(A^c \cap B\), \(A \cap B\)의 합사건이므로\[P(A \cup B) = P(A \cap B^c) + P(A^c \cap B) + P(A \cap B)\]입니다. 조건 (가)의 \(P(A \cup B) = \frac{1}{2} = \frac{10}{20}\)과 조건 (다)의 \(P(A \cap B^c) + P(A^c \cap B) = \frac{7}{20}\)을 대입하면\[P(A \cap B) = \frac{10}{20} - \frac{7}{20} = \frac{3}{20}\]입니다. 이제 조건 (나)의 조건부확률 정의를 적용하면\[P(B|A) = \frac{P(A \cap B)}{P(A)} = \frac{2}{5} \implies P(A) = \frac{5}{2} \times \frac{3}{20} = \frac{3}{8}\]\[P(A|B) = \frac{P(A \cap B)}{P(B)} = \frac{1}{2} \implies P(B) = 2 \times \frac{3}{20} = \frac{3}{10}\]입니다.

Step 2 [문제 3-ⅱ] 조건부확률 \(P(A \cap B^c \mid A \cup B)\) 계산

\(A \cap B^c \subset A \cup B\)이므로 \((A \cap B^c) \cap (A \cup B) = A \cap B^c\)입니다.
(3-ⅰ)에서 구한 값으로부터\[P(A \cap B^c) = P(A) - P(A \cap B) = \frac{3}{8} - \frac{3}{20} = \frac{15 - 6}{40} = \frac{9}{40}\]입니다. 따라서 구하는 조건부확률은\[P(A \cap B^c \mid A \cup B) = \frac{P(A \cap B^c)}{P(A \cup B)} = \frac{\frac{9}{40}}{\frac{1}{2}} = \frac{9}{20}\]입니다.

【제8회 문제 3】 단계별 모범답안 및 수학적 논증 [2/2] (30점)

배점 30점
Step 3 [문제 3-ⅲ] 표본비율 \(\hat{p} = \frac{3}{10}\)을 이용한 모비율 신뢰구간 길이 부등식 풀이

문제 조건에 의하여 표본비율은 \(\hat{p} = P(B) = \dfrac{3}{10} = 0.3\)이고, \(\hat{q} = 1 - \hat{p} = \dfrac{7}{10} = 0.7\)입니다.
제시문 <2>에 의하여 모비율 \(p\)에 대한 신뢰도 \(95\%\)의 신뢰구간 \([a, b]\)의 길이 \(b - a\)는\[b - a = 2 \times 1.96\sqrt{\frac{\hat{p}\hat{q}}{n}} = 3.92\sqrt{\frac{0.21}{n}}\]입니다. 부등식 \(3.92\sqrt{\dfrac{0.21}{n}} \le 0.049\)에서 \(\dfrac{3.92}{0.049} = \dfrac{3920}{49} = 80\)이므로\[80\sqrt{\frac{21}{100n}} \le 1 \iff 8\sqrt{\frac{21}{n}} \le 1 \iff \frac{64 \times 21}{n} \le 1 \iff n \ge 1344\]입니다. 따라서 자연수 \(n\)의 최솟값은 \(1344\)입니다.

평가 소문항 채점 기준
소문항 [3-ⅰ] \(P(A\cup B)\) 분할로 \(P(A\cap B) = \frac{3}{20}\) 및 \(P(A)=\frac{3}{8}, P(B)=\frac{3}{10}\) 도출 (10점)
소문항 [3-ⅱ] \(P(A \cap B^c) = \frac{3}{8} - \frac{3}{20} = \frac{9}{40}\) 계산 (5점)
소문항 [3-ⅱ] 조건부확률 \(P(A\cap B^c \mid A\cup B) = \frac{9/40}{1/2} = \frac{9}{20}\) 산출 (5점)
소문항 [3-ⅲ] \(\hat{p}=0.3, \hat{q}=0.7\) 대입 및 신뢰구간 길이 \(2 \times 1.96\sqrt{\frac{0.21}{n}}\) 수립 (5점)
소문항 [3-ⅲ] 부등식 \(64 \times 21 \le n\)을 풀어 자연수 \(n\)의 최솟값 \(1344\) 완결 (5점)
🩺 각 문제별 감점 클리닉 [제8회 문제 3]
• 빈출 감점 포인트: [3-ⅲ]에서 신뢰구간의 길이 \(b - a\)를 구할 때 오차한계에 \(2\)를 곱하지 않고 \(1.96\sqrt{\hat{p}\hat{q}/n}\)으로 식을 세우면 표본 크기 \(n\)이 \(\frac{1}{4}\)배인 \(336\)이 되어 감점됩니다.
• 방어 전략: 신뢰구간 \([\hat{p}-c, \hat{p}+c]\)의 길이는 항상 \(2c\)임을 먼저 명시한 뒤 약분(\(3.92 / 0.049 = 80\))을 수행하십시오.