2027학년도 대비 서강대학교 수리논술 모의고사 9회 문제집  |  9회 : 타원 초점 코사인법칙과 접선 · 동점 삼각형 넓이 변화율 · 절댓값 일차결합 미분가능성 · 우함수 주기 정적분 · 정사면체 이면각과 정사영 넓이
2027학년도 대비 서강대학교 자연계열 수리논술 실전 모의고사 9회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 1] 타원 초점 삼각형의 코사인법칙과 접선까지의 수선 거리 곱 불변성 (20점)

기하 Ⅰ-1. 타원과 접선의 성질 (2025 서강대 자연 2차 1번 심화) | 배점 20점 (6+7+7점)
[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.
2027학년도 대비 서강대학교 자연계열 수리논술 실전 모의고사 9회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 2] 선분 위 동점과 코사인법칙으로 정의된 삼각형 넓이의 순간변화율 (20점)

대수 Ⅱ-2. 삼각함수와 미적분 결합 (2025 서강대 자연 1차 1-4번 변형) | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 대수 Ⅱ. 삼각함수 (DB: ALG_Ch02_01) PDF p.38 탐구 92 변형 | 성취기준: 12대수02-02, 12대수02-03]
<제시문 (가)> 삼각형 \(\mathrm{ABC}\)에서 두 변의 길이 \(\overline{\mathrm{AB}} = c,\; \overline{\mathrm{AC}} = b\)와 끼인각 \(\angle \mathrm{A} = \theta\)가 주어지면 넓이는 \(S = \dfrac{1}{2}bc\sin\theta\)이고, 마주 보는 변의 제곱은 \(\overline{\mathrm{BC}}^2 = b^2 + c^2 - 2bc\cos\theta\)이다.
<제시문 (나)> 시각 또는 매개변수 \(t\)에 대한 다항함수 \(S(t)\)의 순간변화율은 도함수 \(S'(t)\)로 구한다.
두 반직선 \(\mathrm{OX},\; \mathrm{OY}\)가 이루는 각이 \(\angle \mathrm{XOY} = 60^\circ\)이다. 반직선 \(\mathrm{OX}\) 위의 점 \(\mathrm{P}\)와 반직선 \(\mathrm{OY}\) 위의 점 \(\mathrm{Q}\)가 \(\overline{\mathrm{OP}} = t,\; \overline{\mathrm{OQ}} = 6 - t\;(0 \lt t \lt 6)\)를 만족시킬 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 2-1] (6점) 제시문 (가)를 이용하여 삼각형 \(\mathrm{OPQ}\)의 넓이 \(S(t)\)와 선분 \(\overline{\mathrm{PQ}}\)의 길이의 제곱 \(L(t) = \overline{\mathrm{PQ}}^2\)을 각각 \(t\)에 대한 이차함수로 나타내시오.
[문항 2-2] (7점) 선분 \(\overline{\mathrm{PQ}}\)의 길이가 최소가 될 때의 \(t\)의 값, \(\overline{\mathrm{PQ}}\)의 최솟값, 그리고 그때의 삼각형 \(\mathrm{OPQ}\)의 넓이를 각각 구하시오.
[문항 2-3] (7점) \(t = 2\)일 때 \(L(t) = \overline{\mathrm{PQ}}^2\)의 순간변화율 \(L'(2)\)와 선분 \(\overline{\mathrm{PQ}}\)의 길이, 그리고 삼각형 \(\mathrm{OPQ}\)의 외접원의 반지름 \(R\)을 각각 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 9회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 3] 삼차함수와 일차함수 차로 정의된 절댓값 함수의 미분가능성 (20점)

미적분Ⅰ Ⅱ-2. 도함수의 활용 (변곡 접선과 미분가능성) | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 미래엔 미적분Ⅰ Ⅱ-2. 도함수의 활용 (DB: CAL1_Ch02) PDF p.45 탐구 93 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-02-05, 12미적Ⅰ-02-08]
<제시문 (가)> 다항함수 \(h(x)\)에 대하여 절댓값 함수 \(|h(x)|\)가 실수 전체의 집합에서 미분가능하려면 방정식 \(h(x) = 0\)의 모든 실근이 중근 이상의 거듭제곱근이어야 한다.
<제시문 (나)> 최고차항의 계수가 양수인 삼차방정식 \(h(x) = 0\)은 적어도 하나의 실근을 가지므로, \(|h(x)|\)가 실수 전체에서 미분가능하기 위한 필요충분조건은 \(h(x) = a(x - \alpha)^3\) 꼴로 삼중근을 갖는 것이다.
삼차함수 \(f(x) = x^3 - 6x^2 + 15x - 8\)과 직선 \(y = mx + n\)에 대하여 절댓값 함수의 미분가능성을 분석하고자 한다. 다음 논제에 답하시오.
[문항 3-1] (6점) 제시문 (나)를 이용하여 함수 \(g_1(x) = |f(x) - mx|\)가 실수 전체의 집합에서 미분가능하도록 하는 삼중근 \(x = \alpha\)와 상수 \(m\)의 값을 각각 구하시오.
[문항 3-2] (7점) [문항 3-1]에서 구한 \(\alpha,\; m\)에 대하여 직선 \(y = mx\)가 곡선 \(y = f(x)\) 위의 점 \((\alpha, f(\alpha))\)에서의 접선임을 미분계수로 확인하시오.
[문항 3-3] (7점) 직선 \(y = 6x - 4\)에 대하여 함수 \(g_2(x) = |f(x) - (6x - 4)|\)가 미분가능하지 않은 실수 \(x\)의 값을 구하고, 정적분 \(\int_{1}^{4} g_2(x)\,dx\)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 9회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 4] 대칭성과 주기 조건을 만족시키는 연속함수의 정적분 (20점)

미적분Ⅰ Ⅲ-1. 정적분의 성질 (2025 서강대 자연 1차 2-4번 변형) | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 미래엔 미적분Ⅰ Ⅲ-1. 부정적분과 정적분 (DB: CAL1_Ch03) PDF p.14 탐구 94 변형 | 성취기준: 12미적Ⅰ-03-02, 12미적Ⅰ-03-03]
<제시문 (가)> 우함수 \(f(-x) = f(x)\)는 닫힌구간 \([-a, a]\)에서 \(\int_{-a}^{a} f(x)\,dx = 2\int_{0}^{a} f(x)\,dx\)를 만족시키고, 기함수 \(g(-x) = -g(x)\)는 \(\int_{-a}^{a} g(x)\,dx = 0\)을 만족시킨다.
<제시문 (나)> 모든 실수 \(x\)에 대하여 \(f(x + p) = f(x)\;(p \gt 0)\)를 만족시키는 주기함수는 임의의 한 주기 구간에서의 정적분 값이 \(\int_{a}^{a+p} f(x)\,dx = \int_{0}^{p} f(x)\,dx\)로 일정하다.
실수 전체의 집합에서 연속인 함수 \(f(x)\)가 다음 조건을 모두 만족시킬 때, 논제에 답하시오.
(조건 1) \(0 \le x \le 2\)일 때 \(f(x) = 3x^2 - 6x + 4\)이다.
(조건 2) 모든 실수 \(x\)에 대하여 \(f(-x) = f(x)\)이고 \(f(x + 4) = f(x)\)이다.
[문항 4-1] (6점) \(-2 \le x \le 0\)에서 함수 \(f(x)\)의 식을 구하고, 한 주기 구간 \([-2, 2]\)에서의 정적분 \(I = \int_{-2}^{2} f(x)\,dx\)의 값을 구하시오.
[문항 4-2] (7점) 제시문 (가)와 (나)를 이용하여 정적분 \(\int_{-6}^{10} (x + 3)f(x)\,dx\)의 값을 구하시오.
[문항 4-3] (7점) 실수 \(t\)에 대하여 함수 \(H(t) = \int_{t}^{t+4} x f(x)\,dx\)의 도함수 \(H'(t)\)를 구하고, \(H(0)\)과 \(H(2)\)의 값을 각각 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 9회 (문제집) 대문항 5세트 (100분 / 100점 만점 · 논술80%+교과20% · 수능최저 3개 각 3등급)

[대문항 5] 정사면체의 이면각 코사인과 평면 위로의 정사영 넓이 (20점)

기하 Ⅲ-2. 삼수선의 정리와 정사영 | 배점 20점 (6+7+7점)
[출처: 비상교육 기하 Ⅲ. 공간도형과 공간좌표 (DB: GEOM_Ch03_비상) PDF p.18 탐구 95 변형 | 성취기준: 12기하03-03, 12기하03-05]
<제시문 (가)> 한 모서리의 길이가 \(a\)인 정사면체 \(\mathrm{ABCD}\)에서 꼭짓점 \(\mathrm{A}\)에서 밑면 \(\mathrm{BCD}\)에 내린 수선의 발 \(\mathrm{G}\)는 정삼각형 \(\mathrm{BCD}\)의 무게중심이다.
<제시문 (나)> 평면 \(\alpha\) 위의 넓이가 \(S\)인 도형을 평면 \(\beta\) 위로 정사영한 넓이는 \(S' = S\cos\theta\) (단, \(\theta\)는 두 평면이 이루는 예각)이다.
한 모서리의 길이가 \(6\)인 정사면체 \(\mathrm{ABCD}\)에서 모서리 \(\mathrm{CD}\)의 중점을 \(\mathrm{M}\), 꼭짓점 \(\mathrm{A}\)에서 밑면 \(\mathrm{BCD}\)에 내린 수선의 발을 \(\mathrm{G}\)라 할 때, 다음 논제에 답하시오.
[문항 5-1] (6점) 정삼각형 \(\mathrm{ACD}\)와 \(\mathrm{BCD}\)의 중선 \(\overline{\mathrm{AM}},\; \overline{\mathrm{BM}}\)의 길이를 구하고, 두 면 \(\mathrm{ACD},\; \mathrm{BCD}\)가 이루는 이면각 \(\theta\)에 대하여 \(\cos\theta\)와 \(\sin\theta\)의 값을 구하시오.
[문항 5-2] (7점) 정사면체 \(\mathrm{ABCD}\)의 높이 \(\overline{\mathrm{AG}}\)와 부피 \(V\)를 각각 구하시오.
[문항 5-3] (7점) 삼각형 \(\mathrm{ACD}\)의 밑면 \(\mathrm{BCD}\) 위로의 정사영의 넓이 \(S_1\)과, 삼각형 \(\mathrm{ABM}\)의 밑면 \(\mathrm{BCD}\) 위로의 정사영의 넓이 \(S_2\)를 각각 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.