[출처: 비상교육 기하 Ⅰ. 이차곡선 (DB: GEOM_Ch01_비상) PDF p.20 탐구 91 변형 | 성취기준: 12기하01-01, 12기하01-04]
<제시문 (가)> 타원 \(\dfrac{x^2}{a^2} + \dfrac{y^2}{b^2} = 1\;(a \gt b \gt 0)\)의 두 초점 \(\mathrm{F}(c, 0),\; \mathrm{F}'(-c, 0)\;(c^2 = a^2 - b^2)\)과 타원 위의 점 \(\mathrm{P}\)에 대하여 \(\overline{\mathrm{F}'\mathrm{P}} + \overline{\mathrm{FP}} = 2a\)이다.
<제시문 (나)> 타원 \(\dfrac{x^2}{a^2} + \dfrac{y^2}{b^2} = 1\)에 접하고 기울기가 \(m\)인 직선의 방정식은 \(y = mx \pm \sqrt{a^2 m^2 + b^2}\)이다.
두 초점이 \(\mathrm{F}(2, 0),\; \mathrm{F}'(-2, 0)\)인 타원 \(\dfrac{x^2}{9} + \dfrac{y^2}{5} = 1\) 위의 제\(1\)사분면의 점 \(\mathrm{P}\)가 \(\angle \mathrm{F}'\mathrm{PF} = 60^\circ\)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 정의와 삼각형 \(\mathrm{F}'\mathrm{PF}\)에서의 코사인법칙을 연립하여 곱 \(l_1 l_2\)의 값과 삼각형 \(\mathrm{F}'\mathrm{PF}\)의 넓이를 각각 구하시오.
[문항 1-2] (7점) 제시문 (나)를 이용하여 이 타원에 접하고 기울기가 \(1\)이고 \(y\)절편이 양수인 접선 \(L\)의 방정식을 구하시오.
[문항 1-3] (7점) 두 초점 \(\mathrm{F}(2, 0),\; \mathrm{F}'(-2, 0)\)에서 [문항 1-2]의 접선 \(L\)에 내린 수선의 길이를 각각 \(d_1,\; d_2\)라 할 때, 곱 \(d_1 d_2\)의 값을 구하여 단축 반지름의 제곱 \(b^2 = 5\)와 일치함을 보이시오.
[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.