2027학년도 대비 서강대학교 수리논술 모의고사 10회 문제집  |  10회 : 쌍곡선 초점 수직현과 접선 · 지수결합 선형 점화식과 급수 · 가변구간 삼차함수 최솟값 함수 · 포물선 직선 넓이 변화율 · 이산확률변수와 표본평균 추정
2027학년도 대비 서강대학교 자연계열 수리논술 실전 모의고사 10회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 1] 쌍곡선 초점 직각삼각형의 넓이와 접선의 x절편 성질 (20점)

기하 Ⅰ-2. 쌍곡선과 접선의 방정식 (2025 서강대 자연 1차 1번 응용) | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 비상교육 기하 Ⅰ. 이차곡선 (DB: GEOM_Ch01_비상) PDF p.32 탐구 101 변형 | 성취기준: 12기하01-01, 12기하01-04]
<제시문 (가)> 두 초점이 \(\mathrm{F}(c, 0),\; \mathrm{F}'(-c, 0)\)인 쌍곡선 \(\dfrac{x^2}{a^2} - \dfrac{y^2}{b^2} = 1\;(c^2 = a^2 + b^2)\) 위의 점 \(\mathrm{P}\)에 대하여 \(|\overline{\mathrm{F}'\mathrm{P}} - \overline{\mathrm{FP}}| = 2a\)이다.
<제시문 (나)> 쌍곡선 \(\dfrac{x^2}{a^2} - \dfrac{y^2}{b^2} = 1\) 위의 점 \(\mathrm{P}(x_1, y_1)\)에서의 접선의 방정식은 \(\dfrac{x_1 x}{a^2} - \dfrac{y_1 y}{b^2} = 1\)이다.
두 초점이 \(\mathrm{F}(4, 0),\; \mathrm{F}'(-4, 0)\)인 쌍곡선 \(\dfrac{x^2}{7} - \dfrac{y^2}{9} = 1\) 위의 제\(1\)사분면의 점 \(\mathrm{P}(x_1, y_1)\)이 \(\angle \mathrm{F}'\mathrm{PF} = 90^\circ\)를 만족시킬 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 1-1] (6점) \(\overline{\mathrm{F}'\mathrm{P}} = l_1,\; \overline{\mathrm{FP}} = l_2\)라 할 때, 쌍곡선의 정의 \(l_1 - l_2 = 2\sqrt{7}\)과 피타고라스 정리를 이용하여 곱 \(l_1 l_2\)의 값과 삼각형 \(\mathrm{F}'\mathrm{PF}\)의 넓이를 각각 구하시오.
[문항 1-2] (7점) 삼각형 \(\mathrm{F}'\mathrm{PF}\)의 넓이를 밑변 \(\overline{\mathrm{F}'\mathrm{F}} = 8\)과 높이 \(y_1\)로 나타내어 점 \(\mathrm{P}(x_1, y_1)\)의 좌표를 구하시오.
[문항 1-3] (7점) 제시문 (나)를 이용하여 점 \(\mathrm{P}(x_1, y_1)\)에서의 접선이 \(x\)축과 만나는 점 \(\mathrm{T}\)의 \(x\)좌표를 구하고, \(\overline{\mathrm{F}'\mathrm{T}} : \overline{\mathrm{FT}} = l_1 : l_2\)가 성립함을 통해 접선 \(\mathrm{PT}\)가 \(\angle \mathrm{F}'\mathrm{PF}\)의 이등분선임을 확인하시오.
[논술 답안 작성란 — 문항 1 ([1-1] 6점 / [1-2] 7점 / [1-3] 7점, 총 20점)]
• 제시문 (가), (나)의 수학적 정의와 정리를 명시하고 소문항 [1-1] → [1-2] → [1-3] 순서로 논리적 근거와 풀이 과정을 서술하시오.
2027학년도 대비 서강대학교 자연계열 수리논술 실전 모의고사 10회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 2] 지수항이 결합된 선형 점화식의 치환 해법과 부분합 (20점)

대수 Ⅲ-2. 등비수열의 합과 수열의 귀납적 정의 | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 미래엔 대수 Ⅲ-3. 수학적 귀납법 (DB: ALG_Ch03_03) PDF p.8 탐구 102 변형 | 성취기준: 12대수03-03, 12대수03-06]
<제시문 (가)> 수열 \(\{a_n\}\)이 \(a_{n+1} = p a_n + q^n\;(p \ne q)\)을 만족시킬 때 양변을 \(q^{n+1}\)으로 나누어 \(b_n = \dfrac{a_n}{q^n}\)으로 치환하면 \(b_{n+1} = \dfrac{p}{q}b_n + \dfrac{1}{q}\) 꼴의 점화식으로 변환된다.
<제시문 (나)> 첫째항이 \(A\)이고 공비가 \(r\;(r \ne 1)\)인 등비수열의 첫째항부터 제\(n\)항까지의 합은 \(\dfrac{A(r^n - 1)}{r - 1}\)이다.
수열 \(\{a_n\}\)이 \(a_1 = 5\)이고 모든 자연수 \(n\)에 대하여 \(a_{n+1} = 2a_n + 3^n\)을 만족시킬 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 2-1] (6점) 주어진 점화식의 양변에서 \(3^{n+1}\)을 빼서 수열 \(\{a_n - 3^n\}\)이 공비가 \(2\)인 등비수열임을 보이고, 일반항 \(a_n\)을 \(n\)에 대한 식으로 구하시오.
[문항 2-2] (7점) 제시문 (나)를 이용하여 수열 \(\{a_n\}\)의 첫째항부터 제\(n\)항까지의 합 \(S_n = \sum_{k=1}^{n} a_k\)를 구하시오.
[문항 2-3] (7점) 일반항 \(a_n\)을 이용하여 \(\dfrac{a_n - 2^n}{3^n}\)의 값을 구하고, 제\(5\)항까지의 합 \(S_5\)의 값을 계산하시오.
[논술 답안 작성란 — 문항 2 ([2-1] 6점 / [2-2] 7점 / [2-3] 7점, 총 20점)]
• 제시문 (가), (나)의 수학적 정의와 정리를 명시하고 소문항 [2-1] → [2-2] → [2-3] 순서로 논리적 근거와 풀이 과정을 서술하시오.
2027학년도 대비 서강대학교 자연계열 수리논술 실전 모의고사 10회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 3] 가변 닫힌구간에서 삼차함수의 최솟값 함수와 미분불가능점 (20점)

미적분Ⅰ Ⅱ-2. 도함수의 활용 (2025 서강대 자연 1차 2번 심화) | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 미래엔 미적분Ⅰ Ⅱ-2. 도함수의 활용 (DB: CAL1_Ch02) PDF p.40 탐구 103 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-02-05, 12미적Ⅰ-02-08]
<제시문 (가)> 닫힌구간 \([0, t]\;(t \gt 0)\)에서 연속함수 \(f(x)\)의 최솟값을 \(m(t) = \min_{0 \le x \le t} f(x)\)라 하면, \(f(x)\)가 증가하는 구간에서는 최솟값이 유지되고 더 작은 함숫값이 나타나는 구간에서는 \(m(t) = f(t)\)가 된다.
<제시문 (나)> 구간별로 정의된 연속함수 \(m(t)\)의 경계점 \(t = c\)에서 좌미분계수와 우미분계수가 서로 다르면 \(m(t)\)는 \(t = c\)에서 미분가능하지 않다.
최고차항의 계수가 음수인 삼차함수 \(f(x) = -x^3 + 3x^2 + 4\)에 대하여 양수 \(t\;(t \gt 0)\)를 오른쪽 끝점으로 하는 닫힌구간 \([0, t]\)에서 \(f(x)\)의 최솟값을 \(m(t)\)라 할 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 3-1] (6점) 도함수 \(f'(x)\)를 구하여 \(x \ge 0\)에서 \(f(x)\)의 극댓값을 구하고, 방정식 \(f(x) = f(0)\)을 만족시키는 양수 \(x\)의 값을 구하시오.
[문항 3-2] (7점) 제시문 (가)를 이용하여 \(0 \lt t \le 3\)일 때와 \(t \gt 3\)일 때의 최솟값 함수 \(m(t)\)의 식을 각각 구하시오.
[문항 3-3] (7점) 열린구간 \((0, \infty)\)에서 함수 \(m(t)\)가 미분가능하지 않은 \(t\)의 값과 그때의 좌·우미분계수를 구하고, 정적분 \(\int_{0}^{4} m(t)\,dt\)의 값을 구하시오.
[논술 답안 작성란 — 문항 3 ([3-1] 6점 / [3-2] 7점 / [3-3] 7점, 총 20점)]
• 제시문 (가), (나)의 수학적 정의와 정리를 명시하고 소문항 [3-1] → [3-2] → [3-3] 순서로 논리적 근거와 풀이 과정을 서술하시오.
2027학년도 대비 서강대학교 자연계열 수리논술 실전 모의고사 10회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 4] 포물선과 기울기 가변 직선으로 둘러싸인 넓이 함수의 변화율 (20점)

미적분Ⅰ Ⅲ-2. 정적분의 활용 (넓이와 변화율) | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 미래엔 미적분Ⅰ Ⅲ-2. 정적분의 활용 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.28 탐구 104 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-03-04, 12미적Ⅰ-03-05]
<제시문 (가)> 이차함수 \(y = ax^2 + bx + c\;(a \ne 0)\)의 그래프와 직선 \(y = mx + n\)이 서로 다른 두 점 \(x = \alpha,\; \beta\;(\alpha \lt \beta)\)에서 만날 때 둘러싸인 도형의 넓이는 \(S = \dfrac{|a|}{6}(\beta - \alpha)^3\)이다.
<제시문 (나)> 매개변수 \(k\)로 표현된 함수 \(S(k)\)의 \(k = k_0\)에서의 순간변화율은 \(S'(k_0)\)이다.
양수 \(k\;(k \gt 0)\)에 대하여 이차곡선 \(y = x^2 - 2kx\)와 직선 \(y = kx\)로 둘러싸인 도형의 넓이를 \(S(k)\)라 할 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 4-1] (6점) 곡선 \(y = x^2 - 2kx\)와 직선 \(y = kx\)의 두 교점의 \(x\)좌표를 구하고, 제시문 (가)를 이용하여 넓이 \(S(k)\)를 \(k\)에 대한 삼차식으로 나타내시오.
[문항 4-2] (7점) \(k = 2\)일 때의 넓이 \(S(2)\)와 순간변화율 \(S'(2)\)의 값을 각각 구하시오.
[문항 4-3] (7점) 곡선 \(y = x^2 - 2kx\)와 \(x\)축으로 둘러싸인 부분의 넓이를 \(A(k)\)라 할 때, 비율 \(\dfrac{S(k)}{A(k)}\)의 값을 \(k\)에 관계없는 기약분수로 구하시오.
[논술 답안 작성란 — 문항 4 ([4-1] 6점 / [4-2] 7점 / [4-3] 7점, 총 20점)]
• 제시문 (가), (나)의 수학적 정의와 정리를 명시하고 소문항 [4-1] → [4-2] → [4-3] 순서로 논리적 근거와 풀이 과정을 서술하시오.
2027학년도 대비 서강대학교 자연계열 수리논술 실전 모의고사 10회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 5] 이산확률변수의 기댓값·분산과 표본평균의 정규분포 확률 (20점)

확률과 통계 Ⅲ-1. 확률분포 · Ⅲ-2. 통계적 추정 | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 한국교육과정평가원 확률과 통계 (DB: KICE_2028) PDF p.11 탐구 105 변형 | 성취기준: 12확통03-01, 12확통03-05]
<제시문 (가)> 이산확률변수 \(X\)가 값 \(x_i\)를 가질 확률이 \(p_i\)일 때 \(\sum p_i = 1\)이며, 기댓값은 \(\mathrm{E}(X) = \sum x_i p_i\), 분산은 \(\mathrm{V}(X) = \mathrm{E}(X^2) - \{\mathrm{E}(X)\}^2\)이다.
<제시문 (나)> 모평균이 \(m\), 모분산이 \(\sigma^2\)인 모집단에서 크기가 \(n\)인 표본을 임의추출할 때 표본평균 \(\bar{X}\)에 대하여 \(\mathrm{E}(\bar{X}) = m,\; \mathrm{V}(\bar{X}) = \dfrac{\sigma^2}{n}\)이다.
이산확률변수 \(X\)가 가질 수 있는 값이 \(1, 2, 3\)이고 \(\mathrm{P}(X = 1) = a,\; \mathrm{P}(X = 2) = \dfrac{1}{2},\; \mathrm{P}(X = 3) = b\)이며 기댓값이 \(\mathrm{E}(X) = \dfrac{9}{4}\)일 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 5-1] (6점) 확률의 총합 조건과 \(\mathrm{E}(X) = \dfrac{9}{4}\)를 연립하여 상수 \(a,\; b\)의 값을 각각 구하시오.
[문항 5-2] (7점) 제시문 (가)를 이용하여 \(\mathrm{E}(X^2)\)과 분산 \(\mathrm{V}(X)\)를 각각 기약분수로 구하시오.
[문항 5-3] (7점) 이 확률변수 \(X\)와 동일한 분포를 따르는 모집단에서 크기가 \(n = 28\)인 표본을 임의추출할 때, 표본평균 \(\bar{X}\)의 기댓값 \(\mathrm{E}(\bar{X})\)와 표준편차 \(\sigma(\bar{X})\)를 구하고, \(\mathrm{V}(8\bar{X})\)의 값을 구하시오.
[논술 답안 작성란 — 문항 5 ([5-1] 6점 / [5-2] 7점 / [5-3] 7점, 총 20점)]
• 제시문 (가), (나)의 수학적 정의와 정리를 명시하고 소문항 [5-1] → [5-2] → [5-3] 순서로 논리적 근거와 풀이 과정을 서술하시오.