📊 2022 개정 교육과정 핵심 4대 과목(공통수학 · 대수 · 미적분Ⅰ · 확률과 통계) 출제 단원 및 논증 테마 맵핑
제9회 3대문항 (9소문항) SSOT
| 회차 |
문항 번호 |
출제 과목군 |
핵심 출제 테마 및 논증 포인트 |
배점 |
난이도 |
제9회 [실전모의] |
[문제 1] |
대수 |
수열의 귀납적 정의 \(a_{n+1} = a_n + 6n\), 수학적 귀납법 항등식 증명 및 부분분수 합 (2023·2022 기출 1번 변형) |
30점 |
상 |
| [문제 2] |
미적분Ⅰ (수학Ⅱ) |
사차함수의 이중접선, 평균값 정리 부등식 증명 및 정적분으로 정의된 함수의 극값 (2023 기출 2번 변형) |
40점 |
최상 |
| [문제 3] |
확률과 통계 |
주사위와 동전을 결합한 단계별 점수 게임의 조건부확률 및 총점 확률변수의 기댓값·분산 (2023 기출 3번 변형) |
30점 |
상 |
💡 JEV-REA-ARGON 엔진 기반 성균관대 수리논술 제9회 출제 원칙 및 합격 전략
1.
2023·2022학년도 본고사 1:1 정밀 매핑: 제9회 모의고사는 2023·2022 성균관대 본고사의 핵심 문항(귀납적 정의 수열과 수학적 귀납법 증명, 사차함수의 이중접선·평균값 정리 부등식과 정적분 정의 함수, 주사위·동전 결합 단계별 점수 게임의 조건부확률과 기댓값)을 결합하여 구성했습니다.
2.
수열의 귀납적 정의와 수학적 귀납법 정통 증명: [문제 1]에서는 계차 구조를 갖는 수열의 일반항을 유도하고 수학적 귀납법으로 거듭제곱 합 항등식을 엄밀히 증명합니다.
3.
사차함수 이중접선과 평균값 정리 논증: [문제 2]에서는 사차함수의 이중접선 방정식을 도출하고 평균값 정리(`12미적Ⅰ-02-06`)를 이용해 함수값의 차의 상한을 증명합니다.
[문제 1] 다음 제시문을 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅲ]을 풀이와 함께 답하시오. (30점)
[출처: 미래엔(황선욱) 대수 Ⅲ. 수열의 귀납적 정의와 수학적 귀납법 (DB: ALG_Ch03_03) PDF p.15 탐구 4091 변형 | 성취기준: 12대수03-02, 12대수03-06, 12대수03-07]
<제시문 1> 첫째항이 \(a\)이고 공차가 \(d\)인 등차수열의 일반항은 \(a_n = a + (n-1)d\)이며, 수열 \(\{a_n\}\)이 \(a_{n+1} - a_n = f(n)\)으로 귀납적 정의가 주어질 때 \(n \ge 2\)이면 \(a_n = a_1 + \displaystyle\sum_{k=1}^{n-1} f(k)\)이다.
<제시문 2> 자연수 \(n\)에 대한 명제 \(P(n)\)이 모든 자연수 \(n\)에 대하여 성립함을 수학적 귀납법으로 증명하려면, (i) \(n=1\)일 때 \(P(1)\)이 성립함을 보이고, (ii) \(n=m\)일 때 \(P(m)\)이 성립한다고 가정하면 \(n=m+1\)일 때도 \(P(m+1)\)이 성립함을 보이면 된다.
<제시문 3> 수열 \(\{a_n\}\)이 첫째항 \(a_1 = 2\)이고, 모든 자연수 \(n\)에 대하여 다음과 같은 귀납적 정의를 만족시킨다.\[a_{n+1} = a_n + 6n\]또한 자연수 \(n\)에 대하여 수열 \(\{b_n\}\)을 \(b_n = (n+1)(a_n - 2)\)로 정의하자.
1-ⅰ 제시문 <3>에서 정의된 수열 \(\{a_n\}\)의 일반항을 \(n\)에 관한 식으로 나타내고, 부등식 \(a_n \le 300\)을 만족시키는 자연수 \(n\)의 개수를 구하고 그 이유를 논하시오. [10점]
1-ⅱ 제시문 <3>에서 정의된 수열 \(\{b_n\}\)에 대하여 모든 자연수 \(n\)에서 등식\[\sum_{k=1}^{n} b_k = \frac{3}{4}(n-1)n(n+1)(n+2)\]가 성립함을 수학적 귀납법으로 증명하시오. [10점]
1-ⅲ 제시문 <3>의 수열 \(\{a_n\}\)에 대하여 부등식 \(\displaystyle \sum_{n=2}^{m} \frac{3}{a_n - 2} \ge \frac{19}{20}\)을 만족시키는 자연수 \(m\) (\(m \ge 2\))의 최솟값을 구하고 그 이유를 논하시오. [10점]
【답안 작성란 (A4 실전 규격)】 ※ [1-ⅰ] 계차 합 공식으로 일반항 an 유도 및 이차부등식 자연수 개수 산출, [1-ⅱ] 수학적 귀납법의 초기조건(n=1)과 귀납단계(n=m → n=m+1) 인수분해 증명, [1-ⅲ] 부분분수 소거 및 부등식 풀이를 서술하시오.
[문제 2] 다음 제시문을 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅲ]을 풀이와 함께 답하시오. (40점)
[출처: 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅱ-2. 도함수의 활용 (DB: CAL1_Ch02) PDF p.34 탐구 4092 변형 / 미래엔(황선욱) 미적분Ⅰ Ⅲ-1. 부정적분과 정적분 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.20 탐구 4092 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-02-05, 12미적Ⅰ-02-06, 12미적Ⅰ-02-07, 12미적Ⅰ-03-04]
<제시문 1> 함수 \(f(x)\)가 닫힌구간 \([a, b]\)에서 연속이고 열린구간 \((a, b)\)에서 미분가능할 때, 평균값 정리에 의하여 \(\dfrac{f(b)-f(a)}{b-a} = f'(c)\)를 만족시키는 실수 \(c\)가 열린구간 \((a, b)\)에 적어도 하나 존재한다.
<제시문 2> 연속함수 \(h(t)\)에 대하여 정적분으로 정의된 함수 \(G(x) = \displaystyle \int_a^x h(t)\,dt\)의 도함수는 적분과 미분의 관계에 의하여 \(G'(x) = h(x)\)이다.
<제시문 3> 사차함수 \(f(x) = x^4 - 6x^2 + 4x + 9\)와 직선 \(\ell : y = 4x\)가 주어져 있다. 또한 실수 \(x\)에 대하여 정적분으로 정의된 함수 \(G(x)\)를 다음과 같이 정의하자.\[G(x) = \int_{-1}^{x} \frac{1}{4}\left\{f'(t) - 4\right\}\,dt\]
2-ⅰ 제시문 <3>의 직선 \(\ell : y = 4x\)가 곡선 \(y = f(x)\)의 서로 다른 두 점에서 접하는 이중접선임을 증명하고, 두 접점의 좌표를 각각 구하고 그 이유를 논하시오. [12점]
2-ⅱ 닫힌구간 \([-\sqrt{3}, \sqrt{3}]\)에 속하는 임의의 두 실수 \(x_1, x_2\) (\(x_1 \lt x_2\))에 대하여 평균값 정리를 이용하여 부등식\[|f(x_2) - f(x_1)| \le 12(x_2 - x_1)\]이 성립함을 증명하시오. [14점]
2-ⅲ 제시문 <3>에서 정적분으로 정의된 함수 \(G(x)\)의 극댓값과 극솟값을 구하고, 방정식 \(G(x) = k\)가 서로 다른 세 실근을 갖도록 하는 실수 \(k\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오. [14점]
【답안 작성란 (A4 실전 규격)】 ※ [2-ⅰ] f(x)-4x = (x^2-3)^2 완전제곱 인수분해로 이중접선 및 접점 규명, [2-ⅱ] 구간 [-√3, √3]에서 |f'(c)|의 최댓값 12 도출 및 평균값 정리 적용, [2-ⅲ] 적분과 미분의 관계로 G'(x) 유도 및 극대·극소·실근 개수 분석 과정을 서술하시오.
[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 4093 변형 | 성취기준: 12확통02-05, 12확통03-02]
<제시문 1> 표본공간 \(S\)의 분할 \(A, A^c\)와 사건 \(B\) (\(P(B) \gt 0\))에 대하여 전체확률의 법칙과 조건부확률은\[P(B) = P(A)P(B|A) + P(A^c)P(B|A^c), \quad P(A|B) = \frac{P(A \cap B)}{P(B)}\]로 주어진다.
<제시문 2> 이산확률변수 \(X\)가 취하는 값 \(x_i\)와 확률 \(p_i = P(X=x_i)\)에 대하여 기댓값과 분산은\[E(X) = \sum x_i p_i, \quad V(X) = E(X^2) - \{E(X)\}^2, \quad E(aX+b) = aE(X)+b, \quad V(aX+b) = a^2 V(X)\]이다.
<제시문 3> 한 개의 주사위를 한 번 던져 \(3\)의 배수의 눈이 나오면 한 개의 동전을 \(3\)번 던지고, \(3\)의 배수가 아닌 눈이 나오면 한 개의 동전을 \(2\)번 던지는 시행을 한다. 이 시행에서 동전의 앞면이 나온 횟수를 확률변수 \(X\)라 하자.
3-ⅰ 제시문 <3>의 시행에서 확률 \(P(X = 2)\)의 값을 구하고, 동전의 앞면이 \(2\)번 나왔을 때 주사위에서 \(3\)의 배수의 눈이 나왔을 조건부확률을 구하고 그 이유를 논하시오. [10점]
3-ⅱ 제시문 <3>의 확률변수 \(X\)가 가질 수 있는 모든 값에 대한 확률분포를 구하고, 기댓값 \(E(X)\)와 제곱의 기댓값 \(E(X^2)\)을 각각 구하고 그 이유를 논하시오. [10점]
3-ⅲ 제시문 <3>의 확률변수 \(X\)의 분산 \(V(X)\)를 구하고, 확률변수 \(Y = 6X + 3\)의 기댓값 \(E(Y)\)와 분산 \(V(Y)\)를 각각 구하고 그 이유를 논하시오. [10점]
【답안 작성란 (A4 실전 규격)】 ※ [3-ⅰ] 주사위 눈 사건 분할을 통한 P(X=2) 및 베이즈 조건부확률 계산, [3-ⅱ] X=0,1,2,3의 확률분포표 작성 및 E(X), E(X^2) 산출, [3-ⅲ] V(X) 및 선형변환 Y=6X+3의 기댓값·분산 도출 과정을 서술하시오.