2027학년도 대비 서강대학교 수리논술 모의고사 7회 문제집  |  7회 : 타원 초점 직각삼각형과 접선 · 지수방정식 치환 근의 분리 · 절댓값 함수 유일교점 기울기 · 정적분 정의 함수 극값 · 베이즈 정리와 모비율 신뢰구간
2027학년도 대비 서강대학교 자연계열 수리논술 실전 모의고사 7회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 1] 타원의 초점 직각삼각형 성질과 접선의 절편 삼각형 넓이 (20점)

기하 Ⅰ-1. 타원과 접선의 방정식 (2025 서강대 자연 2차 1번 변형) | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 비상교육 기하 Ⅰ. 이차곡선 (DB: GEOM_Ch01_비상) PDF p.18 탐구 71 변형 | 성취기준: 12기하01-01, 12기하01-04]
<제시문 (가)> 두 초점 \(\mathrm{F}(c, 0),\; \mathrm{F}'(-c, 0)\)으로부터의 거리의 합이 \(2a\;(a \gt c \gt 0)\)인 타원의 방정식은 \(\dfrac{x^2}{a^2} + \dfrac{y^2}{b^2} = 1\;(b^2 = a^2 - c^2)\)이다.
<제시문 (나)> 타원 \(\dfrac{x^2}{a^2} + \dfrac{y^2}{b^2} = 1\) 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 \(\mathrm{F}(3, 0),\; \mathrm{F}'(-3, 0)\)인 타원 \(\dfrac{x^2}{16} + \dfrac{y^2}{7} = 1\) 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, 타원의 정의 \(l_1 + l_2 = 8\)과 피타고라스 정리를 연립하여 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 \(\overline{\mathrm{F}'\mathrm{F}} = 6\)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 \(x\)축, \(y\)축과 만나는 점을 각각 \(\mathrm{A},\; \mathrm{B}\)라 할 때, 원점 \(\mathrm{O}\)에 대하여 삼각형 \(\mathrm{OAB}\)의 넓이 \(S\)를 구하시오.
[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.
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[대문항 2] 치환된 지수방정식의 실근 부호 조건과 로그 근과 계수의 관계 (20점)

대수 Ⅰ-2. 지수함수와 로그함수 | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 대수 Ⅰ-2. 지수함수와 로그함수 (DB: ALG_Ch01_02) PDF p.12 탐구 72 변형 | 성취기준: 12대수01-06, 12대수01-08]
<제시문 (가)> 지수방정식 \(4^x - p\cdot 2^x + q = 0\)에서 \(t = 2^x\;(t \gt 0)\)으로 치환하면 이차방정식 \(t^2 - pt + q = 0\)으로 변환되며, \(x \gt 0\)인 양의 실근은 \(t \gt 1\)인 실근에 일대일 대응한다.
<제시문 (나)> 이차방정식 \(t^2 - pt + q = 0\)의 두 양의 실근이 \(t_1 = 2^\alpha,\; t_2 = 2^\beta\)이면 근과 계수의 관계에 의하여 \(2^{\alpha+\beta} = t_1 t_2 = q\)이다.
실수 \(x\)에 대한 지수방정식 \(4^x - 6\cdot 2^x + k = 0\)이 서로 다른 두 실근 \(\alpha,\; \beta\;(\alpha \lt \beta)\)를 가질 때, 다음 논제에 답하시오. (단, \(k\)는 상수이다.)
[문항 2-1] (6점) \(t = 2^x\)으로 치환한 이차방정식 \(h(t) = t^2 - 6t + k = 0\)이 서로 다른 두 양의 실근 \(t_1,\; t_2\)를 갖기 위한 실수 \(k\)의 값의 범위를 구하시오.
[문항 2-2] (7점) 주어진 지수방정식의 두 실근 \(\alpha,\; \beta\)가 모두 양수(\(0 \lt \alpha \lt \beta\))가 되도록 하는 실수 \(k\)의 값의 범위를 제시문 (가)를 이용하여 구하시오.
[문항 2-3] (7점) \(\alpha + \beta = 3\)일 때 상수 \(k\)의 값을 구하고, 그때 \(4^\alpha + 4^\beta\)의 값을 구하시오.
[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 7회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 3] 절댓값 결합 함수의 단조증가 증명과 직선과의 유일 교점 기울기 범위 (20점)

미적분Ⅰ Ⅱ-2. 도함수의 활용 (2025 서강대 자연 2차 2-3번 변형) | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 미래엔 미적분Ⅰ Ⅱ-2. 도함수의 활용 (DB: CAL1_Ch02) PDF p.36 탐구 73 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-02-05, 12미적Ⅰ-02-07]
<제시문 (가)> 함수 \(g(x)\)가 닫힌구간 \([0, 2]\)에서 연속이고 각 부분 열린구간에서 \(g'(x) \gt 0\)이면 \(g(x)\)는 닫힌구간 \([0, 2]\)에서 순증가한다.
<제시문 (나)> 곡선 \(y = g(x)\) 위의 첨점 \((1, g(1))\)을 지나는 직선 \(y = k(x - 1) + g(1)\)이 구간 \([0, 2]\)에서 곡선과 오직 한 점에서만 만나려면 직선이 두 구간 \([0, 1),\; (1, 2]\)에서 곡선과 추가로 만나지 않아야 한다.
닫힌구간 \([0, 2]\)에서 정의된 함수 \(g(x) = 3x + |x^2 - 1|\)과 점 \(\mathrm{A}(1, 3)\)을 지나는 직선 \(L : y = k(x - 1) + 3\;(k \gt 0)\)에 대하여 다음 논제에 답하시오.
[문항 3-1] (6점) 구간 \([0, 1]\)과 구간 \([1, 2]\)에서 \(g(x)\)의 식을 각각 구하고, \(x = 1\)에서의 좌미분계수와 우미분계수를 각각 구하시오.
[문항 3-2] (7점) 제시문 (가)를 이용하여 함수 \(g(x)\)가 닫힌구간 \([0, 2]\)에서 증가함을 보이고, 양 끝점 \(\mathrm{B}(0, g(0))\)와 \(\mathrm{C}(2, g(2))\)에 대하여 두 할선 \(\mathrm{AB},\; \mathrm{AC}\)의 기울기를 각각 구하시오.
[문항 3-3] (7점) 방정식 \(g(x) = k(x - 1) + 3\)이 닫힌구간 \([0, 2]\)에서 \(x = 1\)을 유일한 실근으로 갖도록 하는 양수 \(k\)의 값의 범위를 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 7회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 4] 정적분으로 정의된 이차 가중 함수의 도함수와 극값 차 (20점)

미적분Ⅰ Ⅲ-1. 정적분으로 정의된 함수 | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 미래엔 미적분Ⅰ Ⅲ-1. 부정적분과 정적분 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.19 탐구 74 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-03-02, 12미적Ⅰ-03-04]
<제시문 (가)> 연속함수 \(f(t)\)에 대하여 \(G(x) = \int_{a}^{x} (x - t)f(t)\,dt\)를 \(x\)에 대하여 미분하면 \(G'(x) = \int_{a}^{x} f(t)\,dt\)이고 \(G''(x) = f(x)\)이다.
<제시문 (나)> 삼차함수 \(H(x)\)의 도함수가 \(H'(x) = 3(x - \alpha)(x - \beta)\;(\alpha \lt \beta)\)이면 \(H(x)\)의 극댓값과 극솟값의 차는 \(\int_{\alpha}^{\beta} |H'(x)|\,dx = \dfrac{3}{6}(\beta - \alpha)^3\)이다.
일차함수 \(f(x) = 6x - 18\)에 대하여 함수 \(G(x) = \int_{1}^{x} (x - t)f(t)\,dt\)가 정의될 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 4-1] (6점) 제시문 (가)를 이용하여 도함수 \(G'(x)\)를 \(x\)에 대한 이차식으로 구하고, 방정식 \(G'(x) = 0\)의 두 실근 \(\alpha,\; \beta\;(\alpha \lt \beta)\)를 구하시오.
[문항 4-2] (7점) \(G(1)\)과 \(G'(1)\)의 값을 이용하여 삼차함수 \(G(x)\)의 식을 구하고, 함수 \(G(x)\)의 극댓값과 극솟값을 각각 구하시오.
[문항 4-3] (7점) 곡선 \(y = G(x)\)의 변곡점(이계도함수 \(G''(x) = 0\)인 점)에서의 접선의 방정식을 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 7회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 5] 조건부확률 베이즈 정리와 모비율 신뢰구간의 결합 추론 (20점)

확률과 통계 Ⅱ-2. 조건부확률 · Ⅲ-2. 통계적 추정 (2022 개정 12확통03-06) | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 한국교육과정평가원 확률과 통계 (DB: KICE_2028) PDF p.9 탐구 75 변형 | 성취기준: 12확통02-02, 12확통03-06]
<제시문 (가)> 표본공간의 분할 \(A,\; A^c\)와 사건 \(E\)에 대하여 전체확률의 법칙 \(\mathrm{P}(E) = \mathrm{P}(A)\mathrm{P}(E|A) + \mathrm{P}(A^c)\mathrm{P}(E|A^c)\)와 베이즈 정리 \(\mathrm{P}(A|E) = \dfrac{\mathrm{P}(A \cap E)}{\mathrm{P}(E)}\)가 성립한다.
<제시문 (나)> 크기가 \(n\)인 임의추출 표본의 표본비율이 \(\hat{p}\)일 때, 모비율 \(p\)에 대한 신뢰도 \(95\%\)의 신뢰구간은 \(\hat{p} - 1.96\sqrt{\dfrac{\hat{p}(1-\hat{p})}{n}} \le p \le \hat{p} + 1.96\sqrt{\dfrac{\hat{p}(1-\hat{p})}{n}}\)이다. (단, \(\mathrm{P}(|Z| \le 1.96) = 0.95\))
어느 공장에서 생산되는 반도체 칩 중 \(\mathrm{A}\)라인 생산분이 \(20\%\), \(\mathrm{B}\)라인 생산분이 \(80\%\)를 차지한다. \(\mathrm{A}\)라인 칩이 우량품일 확률은 \(0.9\), \(\mathrm{B}\)라인 칩이 우량품일 확률은 \(0.8\)일 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 5-1] (6점) 임의로 선택한 칩 \(1\)개가 우량품인 사건을 \(E\)라 할 때, 제시문 (가)를 이용하여 \(\mathrm{P}(E)\)의 값과 이 칩이 \(\mathrm{A}\)라인에서 생산되었을 조건부확률 \(\mathrm{P}(A|E)\)를 기약분수로 구하시오.
[문항 5-2] (7점) 이 공장의 전체 칩 중에서 임의추출한 크기 \(n = 400\)인 표본에서 특정 기준을 통과한 칩의 표본비율이 \(\hat{p} = 0.64\)였을 때, 모비율 \(p\)의 신뢰도 \(95\%\) 신뢰구간 \([a, b]\)의 길이 \(L = b - a\)를 소수로 구하시오.
[문항 5-3] (7점) 표본비율이 \(\hat{p} = 0.64\)로 일정할 때, 신뢰도 \(95\%\) 신뢰구간의 길이 \(b - a\)가 \(0.04704\) 이하가 되도록 하는 자연수 표본 크기 \(n\)의 최솟값을 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.