2027학년도 대비 서강대학교 수리논술 모의고사 8회 문제집  |  8회 : 포물선 초점현과 직교접선 · 비선형 계차 귀납법과 부분분수 · 평균값 정리와 역함수 미분 · 삼차곡선 접선 넓이 분할 · 평면벡터 내분점 최대·최소
2027학년도 대비 서강대학교 자연계열 수리논술 실전 모의고사 8회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 1] 포물선의 초점 현 성질과 수직인 두 접선의 교점 자취 (20점)

기하 Ⅰ-1. 포물선과 접선의 방정식 | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 비상교육 기하 Ⅰ. 이차곡선 (DB: GEOM_Ch01_비상) PDF p.10 탐구 81 변형 | 성취기준: 12기하01-01, 12기하01-04]
<제시문 (가)> 초점이 \(\mathrm{F}(p, 0)\)이고 준선이 \(x = -p\;(p \gt 0)\)인 포물선의 방정식은 \(y^2 = 4px\)이며, 포물선 위의 점 \(\mathrm{P}(x_1, y_1)\)에서 초점까지의 거리는 \(\overline{\mathrm{FP}} = x_1 + p\)이다.
<제시문 (나)> 포물선 \(y^2 = 4px\)에 접하고 기울기가 \(m\;(m \ne 0)\)인 접선의 방정식은 \(y = mx + \dfrac{p}{m}\)이며, 포물선 위의 점 \((x_1, y_1)\)에서의 접선은 \(y_1 y = 2p(x + x_1)\)이다.
초점이 \(\mathrm{F}(2, 0)\)이고 준선이 \(x = -2\)인 포물선 \(C : y^2 = 8x\) 위의 두 점 \(\mathrm{A}(2, 4),\; \mathrm{B}(x_2, y_2)\)를 지나는 직선이 초점 \(\mathrm{F}\)를 지날 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 1-1] (6점) 제시문 (가)를 이용하여 선분 \(\overline{\mathrm{AF}}\)의 길이를 구하고, 직선 \(\mathrm{AB}\)가 \(x\)축에 수직임을 이용하여 점 \(\mathrm{B}\)의 좌표와 초점 현 \(\overline{\mathrm{AB}}\)의 길이를 구하시오.
[문항 1-2] (7점) 포물선 \(C : y^2 = 8x\) 위의 점 \(\mathrm{P}(8, 8)\)에서의 접선 \(L_1\)의 방정식과, 점 \(\mathrm{P}\)가 아닌 포물선 위의 점 \(\mathrm{Q}\)에서의 접선 \(L_2\)가 \(L_1\)과 수직일 때 직선 \(L_2\)의 방정식을 각각 구하시오.
[문항 1-3] (7점) [문항 1-2]의 두 수직 접선 \(L_1,\; L_2\)의 교점 \(\mathrm{R}\)의 좌표를 구하여 점 \(\mathrm{R}\)이 준선 \(x = -2\) 위에 있음을 확인하고, 삼각형 \(\mathrm{PQR}\)의 넓이를 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.
2027학년도 대비 서강대학교 자연계열 수리논술 실전 모의고사 8회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 2] 계차 구조를 갖는 수열의 귀납적 정의와 부분분수 급수 합 (20점)

대수 Ⅲ-3. 수열의 귀납적 정의와 수학적 귀납법 | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 미래엔 대수 Ⅲ-3. 수학적 귀납법 (DB: ALG_Ch03_03) PDF p.6 탐구 82 변형 | 성취기준: 12대수03-04, 12대수03-06]
<제시문 (가)> 수열 \(\{a_n\}\)이 \(a_{n+1} - a_n = d_n\)을 만족시키면 \(n \ge 2\)일 때 \(a_n = a_1 + \sum_{k=1}^{n-1} d_k\)이다.
<제시문 (나)> 부분분수 항등식 \(\dfrac{1}{k(k+2)} = \dfrac{1}{2}\left(\dfrac{1}{k} - \dfrac{1}{k+2}\right)\)를 이용하면 두 칸 간격으로 상쇄되는 부분합을 구할 수 있다.
수열 \(\{a_n\}\)이 \(a_1 = 3\)이고 모든 자연수 \(n\)에 대하여 \(a_{n+1} = a_n + 2n + 3\)을 만족시킬 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 2-1] (6점) 제시문 (가)를 이용하여 수열 \(\{a_n\}\)의 일반항 \(a_n\)을 \(n\)에 대한 이차식으로 구하고 인수분해하시오.
[문항 2-2] (7점) 제시문 (나)를 이용하여 부분합 \(S_n = \sum_{k=1}^{n} \dfrac{1}{a_k}\)를 \(n\)에 대한 식으로 나타내고, \(S_5\)의 값을 기약분수로 구하시오.
[문항 2-3] (7점) 부등식 \(\dfrac{3}{4} - S_n \lt \dfrac{1}{6}\)을 만족시키는 자연수 \(n\)의 최솟값을 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 8회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 3] 평균값 정리를 이용한 부등식 증명과 역함수 접선의 넓이 (20점)

미적분Ⅰ Ⅱ-2. 도함수의 활용 (평균값 정리와 역함수) | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 미래엔 미적분Ⅰ Ⅱ-2. 도함수의 활용 (DB: CAL1_Ch02) PDF p.32 탐구 83 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-02-05, 12미적Ⅰ-02-06]
<제시문 (가)> 닫힌구간 \([a, b]\)에서 연속이고 열린구간 \((a, b)\)에서 미분가능한 함수 \(f(x)\)에 대하여 \(\dfrac{f(b) - f(a)}{b - a} = f'(c)\)인 \(c\)가 열린구간 \((a, b)\)에 적어도 하나 존재한다.
<제시문 (나)> 미분가능한 함수 \(f(x)\)의 도함수가 \(f'(x) \gt 0\)이면 역함수 \(g(x)\)가 존재하며, \(b = f(a)\)일 때 역함수의 미분계수는 \(g'(b) = \dfrac{1}{f'(a)}\)이다.
실수 전체의 집합에서 정의된 삼차함수 \(f(x) = x^3 + 3x + 2\)와 그 역함수 \(g(x)\)에 대하여 다음 논제에 답하시오.
[문항 3-1] (6점) 제시문 (가)의 평균값 정리를 이용하여 임의의 두 실수 \(x_1 \lt x_2\)에 대하여 부등식 \(f(x_2) - f(x_1) \ge 3(x_2 - x_1)\)이 성립함을 증명하고, 등호가 성립할 수 있는지 판정하시오.
[문항 3-2] (7점) \(f(0) = 2,\; f(1) = 6\)임을 이용하여 역함수의 미분계수 \(g'(2)\)와 \(g'(6)\)의 값을 각각 구하시오.
[문항 3-3] (7점) 곡선 \(y = g(x)\) 위의 점 \(\mathrm{B}(2, 0)\)에서의 접선 \(L_1\)의 방정식을 구하고, 직선 \(L_1\)과 \(x\)축, \(y\)축으로 둘러싸인 직각삼각형의 넓이를 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 8회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 4] 삼차곡선 위의 점에서의 접선과 곡선으로 둘러싸인 도형의 넓이 (20점)

미적분Ⅰ Ⅲ-2. 정적분의 활용 | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 미래엔 미적분Ⅰ Ⅲ-2. 정적분의 활용 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.25 탐구 84 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-03-04, 12미적Ⅰ-03-05]
<제시문 (가)> 최고차항의 계수가 \(a\)인 삼차함수 \(y = f(x)\) 위의 점 \((p, f(p))\)에서의 접선 \(y = l(x)\)가 곡선과 다시 만나는 점의 \(x\)좌표가 \(q\)이면 \(f(x) - l(x) = a(x - p)^2(x - q)\)로 인수분해된다.
<제시문 (나)> 삼차곡선과 접선으로 둘러싸인 도형의 넓이는 \(S = \int_{\min(p,q)}^{\max(p,q)} |a(x - p)^2(x - q)|\,dx = \dfrac{|a|}{12}|q - p|^4\)이다.
삼차곡선 \(C : y = x^3 - 3x\) 위의 점 \(\mathrm{P}(1, -2)\)에서의 접선을 \(L\)이라 할 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 4-1] (6점) 점 \(\mathrm{P}(1, -2)\)에서의 접선 \(L\)의 방정식을 구하고, 접선 \(L\)이 곡선 \(C\)와 다시 만나는 교점 \(\mathrm{Q}\)의 좌표를 구하시오.
[문항 4-2] (7점) 제시문 (가)와 (나)를 이용하여 곡선 \(C\)와 접선 \(L\)로 둘러싸인 도형의 넓이 \(S\)를 정적분으로 계산하시오.
[문항 4-3] (7점) 열린구간 \((-2, 1)\)에서 곡선 \(C\) 위의 동점 \(\mathrm{R}(t, t^3 - 3t)\)와 두 점 \(\mathrm{P},\; \mathrm{Q}\)를 꼭짓점으로 하는 삼각형 \(\mathrm{PQR}\)의 넓이가 최대가 될 때의 \(t\)의 값과 그때의 최대 넓이를 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 8회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 5] 평면벡터의 선분 내분점 치환과 원 위 동점의 벡터 크기 최대·최소 (20점)

기하 Ⅱ-2. 평면벡터의 내적과 위치벡터 | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 비상교육 기하 Ⅱ. 평면벡터 (DB: GEOM_Ch02_비상) PDF p.22 탐구 85 변형 | 성취기준: 12기하02-02, 12기하02-03]
<제시문 (가)> 평면 위의 두 정점 \(\mathrm{A},\; \mathrm{B}\)와 임의의 점 \(\mathrm{P}\)에 대하여 선분 \(\mathrm{AB}\)를 \(2 : 1\)로 내분하는 점을 \(\mathrm{D}\)라 하면 \(\overrightarrow{\mathrm{PA}} + 2\overrightarrow{\mathrm{PB}} = 3\overrightarrow{\mathrm{PD}}\)가 성립한다.
<제시문 (나)> 중심이 원점 \(\mathrm{O}\)이고 반지름이 \(r\)인 원 위의 동점 \(\mathrm{P}\)와 정점 \(\mathrm{D}\) 사이의 거리 \(|\overrightarrow{\mathrm{PD}}|\)의 최댓값은 \(\overline{\mathrm{OD}} + r\)이고 최솟값은 \(|\overline{\mathrm{OD}} - r|\)이다.
좌표평면 위의 두 점 \(\mathrm{A}(1, 6),\; \mathrm{B}(4, 3)\)과 원 \(C : x^2 + y^2 = 4\) 위를 움직이는 동점 \(\mathrm{P}\)에 대하여 다음 논제에 답하시오.
[문항 5-1] (6점) 제시문 (가)를 이용하여 선분 \(\mathrm{AB}\)를 \(2 : 1\)로 내분하는 점 \(\mathrm{D}\)의 좌표를 구하고, 원점 \(\mathrm{O}\)에서 점 \(\mathrm{D}\)까지의 거리 \(\overline{\mathrm{OD}}\)를 구하시오.
[문항 5-2] (7점) 제시문 (나)를 이용하여 벡터 \(|\overrightarrow{\mathrm{PA}} + 2\overrightarrow{\mathrm{PB}}|\)의 최댓값 \(M\)과 최솟값 \(m\)을 각각 구하시오.
[문항 5-3] (7점) \(|\overrightarrow{\mathrm{PA}} + 2\overrightarrow{\mathrm{PB}}|\)가 최댓값을 가질 때의 원 위의 점 \(\mathrm{P}\)의 좌표를 구하고, 그때 내적 \(\overrightarrow{\mathrm{OP}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{OD}}\)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.