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SUNGKYUNKWAN UNIVERSITY
2027학년도 자연계열 수리논술 파이널 대비
성균관대학교
수학문제집
2027 최신 모의논술 실전 적응편 (3개 대문항 전수 수록)
+ 2026~2020학년도 7개년 수시 기출문제 풀세트 전 문항 수록
실전 모의 & 기출 전 문항 완벽 수록 · 1문항 1페이지 A4 실전 규격
📊 2027 모의평가 및 2026~2020학년도 연도별 출제 단원 및 핵심 테마 맵핑 총 8개년 20개 세션 전수 분석 SSOT
학년도 문항 번호 출제 과목군 핵심 출제 테마 및 논증 포인트 배점 난이도
2027
[모의평가]
[문제 1] 수학, 수학I, 확통 직선 교점과 정삼각형 최대 개수 점화식 \(a_n, b_n\), 거듭제곱 합 및 로그 부등식 자연수 \(N\) 산출 30점 상
[문제 2] 수학, 수학II, 미적분 주기 조각 이차함수 \(F(x)\)와 접선-직선 교점 \(D\), 사잇값 정리와 외분점 개수 및 선분·자취 넓이 40점 최상
[문제 3] 수학I, 수학II 수직선 구간 분할 주기 번호 매기기, 무리수열 \(a_n=\sqrt{n^2+kn}\) 정수 근사 및 구간 포함 항 합 30점 최상
2026
1~3교시
[1교시] 수학, 수학I, 수학II 구간별 정의 연속함수 정적분 계산, 등차수열 프랙털 삼각파 정적분과 교점, 정육각형 점 이동 코사인법칙 100점 최상
[2교시] 수학, 수학I, 수학II 선분 자취 사잇값 정리와 격자점, 주기·우함수 대칭 확장 정적분과 부등식, 합성부등식 및 단위원 접선 100점 최상
[3교시] 수학, 수학I, 수학II 이차함수 미분가능성·삼차함수 극값, 원 내접 사각형 각이등분선 점열 귀납성, 순열 삼차함수 최대값 적분 100점 최상
2025
1~3교시
[1교시] 수학, 수학II 포물선 접선·법선과 원의 기하학적 불변량, 구간별 정적분과 극값, 삼차함수 근 분리와 정수계수 사차함수 100점 최상
[2교시] 수학, 수학I, 수학II 이차곡선 둘러싸인 넓이 함수 g(t) 최솟값, 회전 정사각형 꼭짓점 좌표와 삼각함수 수열, 사차함수 정수근 100점 최상
[3교시] 수학, 수학I, 수학II 원과 접선·사인법칙·코사인법칙 선분 길이, 포물선 내접 직사각형 최대 넓이, 거듭제곱근 부등식과 수열 합 100점 최상
2024
1~2교시
[1교시] 수학, 수학II 곡선 밖 점 최단거리 접선 수직성(법선), 포물선·원 교점 사다리꼴 넓이, 접선·법선과 이차함수 둘러싸인 넓이 100점 최상
[2교시] 수학, 수학I, 수학II 부등식 구간 미분계수와 극한값, 단위원 위 점열 규칙성과 원주각·호의 길이, 등차수열 합·정적분과 극값 차 100점 최상
2023
1~2교시
[1교시] 수학, 수학II, 확통 정적분 전개식·기댓값과 확률밀도함수 최댓값 차이·분산 부등식, 삼차곡선 접선 수직이등분선과 극한 100점 최상
[2교시] 수학I, 수학II 등차·등비수열 만족 삼각형 세 변 순서쌍 산출, 삼각방정식 실근 주기성과 사차방정식 근 분리, 다항접선 넓이 100점 최상
2022
1~2교시
[1교시] 수학, 수학I, 수학II 수열의 합과 일반항·군수열 오른쪽 항 합, 짝수 줄 역순 배열 규칙성, 일차함수 연립 수열 점화식과 넓이 비 60점 최상
[2교시] 수학, 수학II 이차곡선·정적분 분할점과 가중 내분점 증명, 삼차함수 점대칭 이동과 닫힌 영역 넓이, 사차함수 정적분 대칭성 60점 최상
2021
1~3교시
[1교시] 수I, 수II, 미적, 기하 포물선 접선 수직 법선과 초점·준선 거리 항등성 증명, 부분분수 무한급수, 유리함수 대칭점 거리와 이차방정식 60점 최상
[2교시] 수, 수I, 수II, 미적, 기하 원과 포물선 최단거리 및 접선 방정식·각도 사인값, 곡선과 직선 둘러싸인 넓이 차 h(a) 최솟값·e 정의 극한 60점 최상
[3교시] 수, 수II, 미적, 기하 포물선 넓이 이등분 직선 거리 극값과 평행이동, 구간별 결합함수 교점·접선 기울기 함수 k(t)와 적분 60점 최상
2020
1~2교시
[1교시] 확통, 미적I, 미적II, 수II 정사면체 주사위 10회 시행 다항식 f(x) 계수와 접선 기울기 조건부확률, 구간별 삼각함수 연속·미분가능 정적분 60점 최상
[2교시] 기벡, 미적I, 미적II, 수II 쌍곡선 밖 한 점 접선 접점 an, bn 수렴성 및 삼각형 넓이 극한, 무리함수 둘러싸인 영역 넓이와 치환적분 60점 최상
💡 성균관대학교 자연계열 수리논술 핵심 합격 전략
1. 수학I·수학II 중심의 심층 논증: 복잡한 미적분 계산보다 수열의 귀납적 구조, 등차수열 분할, 약수와 로그의 대수적 결합을 깊이 있게 파고듭니다.
2. 기하학적 대칭과 최단거리 법선 증명: 곡선 밖의 점에서 최단거리를 이룰 때 접선이 수직임을 도함수 극소 조건으로 엄밀히 유도하는 능력이 필수입니다.
3. 소문항 단계별 연쇄성 (i, ii, iii): 소문항 (i)의 결과가 (ii), (iii)의 귀류법 증명이나 확장 계산의 보조정리로 쓰이므로 연계 논리를 철저히 살려야 합니다.
📝 [자연계열 / 문제 1]
2027학년도 모의
다음 글을 읽고 물음에 답하시오. (30점)

<제시문 1> 사건 \(A\)가 일어나는 경우의 수가 \(m\)이고 그 각각에 대하여 사건 \(B\)가 일어나는 경우의 수가 \(n\)일 때, 두 사건 \(A, B\)가 동시에 일어나는 경우의 수는 \(m \times n\)이다.

<제시문 2> 자연수의 거듭제곱의 합은 다음과 같다. \[\sum_{k=1}^n k = \frac{n(n+1)}{2}, \quad \sum_{k=1}^n k^2 = \frac{n(n+1)(2n+1)}{6}, \quad \sum_{k=1}^n k^3 = \left\{\frac{n(n+1)}{2}\right\}^2\]

<제시문 3> 좌표평면 위에 직선 \(\ell\)이 놓여있다. 여기에 추가로 \(3\) 이상인 자연수 \(n\)에 대해 서로 다른 \(n\)개의 직선을 좌표평면 위에 그리자. 이 \(n+1\)개의 서로 다른 직선이 만나는 교점을 세 꼭짓점으로 하는 크고 작은 삼각형 여러 개를 만들 수 있다.
이때, 만들 수 있는 크고 작은 삼각형 중에서 한 변이 직선 \(\ell\) 위에 놓여 있는 정삼각형의 최대 개수를 \(a_n\), 그 다음으로 가능한 최대 개수를 \(b_n\)이라고 하자. 예를 들어, \(n=3\)일 때, \(a_3 = 2\)이고 \(b_3 = 1\)이다.

1-ⅰ 제시문 <3>에서 \(\sum_{n=3}^{50} a_n\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
1-ⅱ 제시문 <3>에서 \(\sum_{n=3}^{50} b_n\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
1-ⅲ 제시문 <3>에서 \(\sum_{n=3}^N \log_2 a_n \le \log_2 9 + \sum_{n=3}^N \log_2 b_n\)을 만족하는 \(3\) 이상인 자연수 \(N\)의 개수를 구하고, 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [1-ⅰ]부터 [1-ⅲ]까지의 수학적 논증 및 유도 과정을 단계별로 명확하게 서술하시오.
📝 [자연계열 / 문제 2]
2027학년도 모의
다음 글을 읽고 물음에 답하시오. (40점)

<제시문 1> 함수 \(F(x)\)는 다음과 같이 정의되고, 모든 실수 \(x\)에 대하여 \(F(x+1) = F(x)\)를 만족한다. \[F(x) = \begin{cases} -2x^2 + x & \left(0 \le x \le \frac{1}{2}\right) \\ 2x^2 - 3x + 1 & \left(\frac{1}{2} \le x < 1\right) \end{cases}\]

<제시문 2> 좌표평면에서 두 점 \(A(0, -1)\)과 \(B(3, -5)\)에 대해, 제시문 <1>의 곡선 \(y=F(x)\) 위의 점 \(C(c, F(c))\)에서 그은 접선이 직선 \(AB\)와 만나는 점을 \(D\)라 한다.

<제시문 3> 임의의 실수 \(x\)에 대하여 \(x = n + u\) (\(n\)은 정수, \(0 \le u < 1\))라 하면, 제시문 <1>에서 다음을 얻는다. \[F'(x) = \begin{cases} -4u + 1 & \left(0 \le u \le \frac{1}{2}\right) \\ 4u - 3 & \left(\frac{1}{2} \le u < 1\right) \end{cases}\]

<제시문 4> 함수 \(f(x)\)가 닫힌구간 \([a, b]\)에서 연속이고 \(f(a)\)와 \(f(b)\)의 값이 서로 다른 부호를 가지면, 방정식 \(f(x)=0\)은 열린구간 \((a, b)\)에서 적어도 하나의 해를 가진다.

2-ⅰ 직선 \(AB\)의 방정식을 구하고, 곡선 \(y=F(x)\) 위의 점 \(C\)를 택할 때마다 점 \(D\)가 항상 유일하게 존재함을 보이시오. 또한 점 \(C(n, 0)\) (\(n\)은 정수)일 때, 점 \(D\)의 좌표를 \(n\)에 관한 식으로 나타내고 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅱ \(x\)좌표가 \(0\) 이상 \(2027\) 이하인 점 \(C\)에 대하여 점 \(D\)가 선분 \(AB\)를 \(2:1\)로 외분한다고 할 때, 가능한 점 \(C\)의 개수를 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅲ 점 \(C\)가 점 \((0, F(0))\)부터 점 \((2027, F(2027))\)까지 곡선 \(y=F(x)\) 위를 움직일 때, 점 \(D\)가 나타내는 도형은 선분이다. 이때 이 선분의 길이를 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅳ 점 \(C\)가 점 \((0, F(0))\)부터 점 \((2027, F(2027))\)까지 곡선 \(y=F(x)\) 위를 움직일 때, 선분 \(CD\)가 나타내는 도형의 넓이를 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [2-ⅰ]부터 [2-ⅳ]까지의 수식 전개 및 논증 과정을 단계별로 서술하시오.
📝 [자연계열 / 문제 3]
2027학년도 모의
다음 글을 읽고 물음에 답하시오. (30점)

<제시문 1> 수직선에서 \(0\) 이상인 부분을 길이가 \(\frac{1}{3}\)인 구간들로 다음과 같이 나눈다. \[\left[0, \frac{1}{3}\right), \quad \left[\frac{1}{3}, \frac{2}{3}\right), \quad \left[\frac{2}{3}, 1\right), \quad \left[1, \frac{4}{3}\right), \quad \left[\frac{4}{3}, \frac{5}{3}\right), \quad \left[\frac{5}{3}, 2\right), \quad \dots\] 처음 \(6\)개의 구간에 차례로 \(1\)번부터 \(6\)번까지 번호를 붙이고, 그 이후에도 같은 순서로 번호를 반복하여 붙인다. 즉, \(6\)번 다음 구간에는 다시 \(1\)번을 붙이고, 그 다음 구간에는 \(2\)번을 붙이는 식으로 계속한다.

<제시문 2> 자연수 \(k\)에 대하여 다음과 같이 수열을 정의하자. \[a_n = \sqrt{n^2 + kn} \quad (500 \le n \le 2027)\]

3-ⅰ \(k=21\)일 때 제시문 <2>의 수열 \(a_n = \sqrt{n^2+21n}\)을 생각하자. \(a_{500}\)과 \(a_{2027}\)이 각각 제시문 <1>의 \(6\)개의 구간 \(1\)번부터 \(6\)번 중에서 몇 번 구간에 들어가는지 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
3-ⅱ \(k=41\)일 때 제시문 <2>의 수열 \(a_n = \sqrt{n^2+41n}\)의 항 중에서 제시문 <1>의 \(5\)번 구간들에 들어가는 항의 개수를 구하고 그 이유를 논하시오. (단, \(500 \le n \le 2027\))  [10점]
3-ⅲ 자연수 \(k\)에 대하여 제시문 <2>의 수열 \(a_n = \sqrt{n^2+kn}\)의 항 중에서 제시문 <1>의 \(3\)번 구간들에 들어가는 항의 개수를 \(A_k\)라 할 때, \[\sum_{m=5}^{10} \left(A_{4m+1} + A_{4m+2} + A_{4m+3}\right)\] 의 값을 구하고 그 이유를 논하시오. (단, \(500 \le n \le 2027\))  [10점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [3-ⅰ]부터 [3-ⅲ]까지의 정밀 근사 및 정수론적 논증을 명확하게 서술하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 1]
2026학년도 기출
다음 제시문 <1>과 제시문 <2>를 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 닫힌구간 \([a, b]\)에서 연속인 함수 \(h(x)\)의 한 부정적분을 \(H(x)\)라고 하면 \(\displaystyle \int_a^b h(x)\,dx = H(b) - H(a)\)이다.

<제시문 2> 미분가능한 함수 \(f(x)\)가 주어졌을 때, 닫힌구간 \([-2, 2]\) 위에서 정의되는 연속함수 \(g(x)\)는 다음과 같다.

\[ g(x) = \begin{cases} f'(-1)(x+1) + f(-1) & (-2 \le x \le -1) \\ f(x) & (-1 \le x \le 1) \\ f'(1)(x-1) + f(1) & (1 \le x \le 2) \end{cases} \]
1-ⅰ 제시문 <2>에서 \(f(x) = -2x^2 + 1\)일 때, 정적분 \(\displaystyle \int_{-2}^2 g(x)\,dx\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [6점]
1-ⅱ 제시문 <2>에서 \(f(x)\)는 다음의 두 조건을 모두 만족하는 이차함수이다.
    (1) \(f(1), f(-1) \in [-1, 1]\)
    (2) \(f'(1) = \frac{1}{3}, \; f'(-1) = -\frac{1}{2}\)
이때 \(y = g(x), y = -2\) 및 \(x = -2, x = 2\)로 둘러싸인 도형의 가능한 넓이 중에서 최솟값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [12점]
1-ⅲ 상수 \(c\)에 대하여 제시문 <2>에서 \(f(x) = cx(x-1)\)이라 하자. 이때 연속함수 \(G(x)\)를 다음과 같이 정의한다.
    “\(g(x) \le 2\)이면 \(G(x) = g(x)\)이고, \(g(x) > 2\)이면 \(G(x) = 2\)이다.”
정적분 \(\displaystyle \int_{-2}^2 (G(x) + 2)\,dx\)의 값이 \(\frac{109}{10}\)가 되도록 하는 \(c\)를 구하고 그 이유를 논하시오. (단, \(0 < c \le 1\))  [12점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [1-ⅰ]부터 [1-ⅲ]까지의 수학적 논증 및 유도 과정을 단계별로 명확하게 서술하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 2]
2026학년도 기출
다음 제시문 <1>과 제시문 <2>를 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (40점)
정삼각형 수열

<제시문 1> 수열 \(\{b_n\}\)은 첫째항이 \(1\), 공차가 \(a > 0\)인 등차수열이고, 등차수열 \(\{b_n\}\)의 첫째항부터 제 \(n\)항까지의 합을 \(S_n\)이라 하자. 자연수 \(n\)에 대하여 한 변의 길이가 \(b_n\)인 정삼각형 \(T_n\)이 좌표평면에 오른쪽 그림과 같이 나란히 놓여져 있다. 삼각형 \(T_1\)의 한 꼭짓점은 제1사분면에 놓여져 있고 다른 두 꼭짓점의 좌표는 \((0,0)\)과 \((S_1, 0)\)이다. \(n \ge 2\)일 때 삼각형 \(T_n\)의 한 꼭짓점은 제1사분면에 놓여져 있고, 다른 두 꼭짓점의 좌표는 \((S_{n-1}, 0)\)과 \((S_n, 0)\)이다. 구간 \([0, \infty)\)를 정의역으로 하는 함수 \(f(x)\)를 아래와 같이 정의한다.
(1) \(0 \le x < S_1\)일 때 \(f(x) = \frac{\sqrt{3}}{2} - \sqrt{3}\left|x - \frac{1}{2}\right|\)이다.
(2) \(n\)이 2 이상의 자연수이고 \(S_{n-1} \le x < S_n\)일 때 \(f(x) = \frac{\sqrt{3}}{2}(S_n - S_{n-1}) - \sqrt{3}\left|x - \frac{S_n + S_{n-1}}{2}\right|\)이다.
이 경우 함수 \(y = f(x)\)의 그래프가 정삼각형 \(T_n\)의 윗 두 변들을 합친 도형과 일치한다. (여기서 윗 두 변은 변의 한 끝이 제1사분면 위에 있는 두 변을 의미한다.)

<제시문 2> 직선 \(\ell\)은 점 \((-1, 0)\)을 지나며 기울기가 \(m\)이다.

2-ⅰ 제시문 <1>에서 \(a = 2\)일 때, 정적분 \(\displaystyle \int_0^{134} f(x)\,dx\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅱ 제시문 <1>과 제시문 <2>에서 \(a = 1, m = \frac{\sqrt{3}}{10}\)일 때, 함수 \(y = f(x)\)의 그래프와 직선 \(\ell\)이 만나는 점의 개수를 구하고 그 이유를 논하시오.  [15점]
2-ⅲ 제시문 <1>과 제시문 <2>에서 \(m = \frac{\sqrt{3}}{30}\)일 때, 함수 \(y = f(x)\)의 그래프와 직선 \(\ell\)이 만나는 점의 개수가 30이 되는 \(a\)의 값의 범위를 구하고 그 이유를 논하시오.  [15점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [2-ⅰ]부터 [2-ⅲ]까지의 수학적 논증 및 유도 과정을 단계별로 명확하게 서술하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 3]
2026학년도 기출
다음 제시문 <1>과 제시문 <2>를 읽고 [문제 3-ⅰ] ~ [문제 3-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)
정육각형 점의 이동

<제시문 1> 삼각형 \(ABC\)의 세 각 \(\angle A, \angle B, \angle C\)의 크기를 각각 \(A, B, C\)로 나타내고 이들의 대변의 길이를 각각 \(a, b, c\)로 나타내기로 한다. 삼각형의 세 변의 길이와 세 각의 크기 사이에는 다음과 같은 관계가 성립하는데 이를 코사인법칙이라고 한다: \(a^2 = b^2 + c^2 - 2bc \cos A, \; b^2 = c^2 + a^2 - 2ca \cos B, \; c^2 = a^2 + b^2 - 2ab \cos C\).

<제시문 2> 오른쪽 그림과 같이 한 변의 길이가 1이고 점 \(A(1,0)\)을 한 꼭짓점으로 하는 정육각형 \(ABCDEF\)가 있다. 그리고 2 이상의 자연수 \(k\)에 대하여 한 변의 길이가 \(k\)이고 점 \(A'(k,0)\)을 한 꼭짓점으로 하는 정육각형 \(A'B'C'D'E'F'\)가 있다. 두 꼭짓점 \(A\)와 \(D\)는 원점 \(O\)에 대하여 대칭이고, 두 꼭짓점 \(A'\)와 \(D'\)도 원점 \(O\)에 대하여 대칭이다. 점 \(P\)는 꼭짓점 \(A\)를 출발하여 시계 반대 방향으로 정육각형 \(ABCDEF\)의 변을 따라 움직이며, 출발 후 \(t\)분 동안 이동한 거리는 \(s_P(t) = t^2 + 2t\)이다. 점 \(Q\)는 꼭짓점 \(A'\)를 출발하여 시계 반대 방향으로 정육각형 \(A'B'C'D'E'F'\)의 변을 따라 움직이며, 출발 후 \(t\)분 동안 이동한 거리는 \(s_Q(t) = 2t^2 + t\)이다.

3-ⅰ 제시문 <2>의 두 점 \(P, Q\)가 동시에 각각 두 꼭짓점 \(A, A'\)를 출발한 후 8분이 지났을 때 두 선분 \(OP\)와 \(OQ\)의 사잇각을 \(\theta (0 \le \theta \le \pi)\)라 하자. \(k = 6\)인 경우 \(\sin\theta\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [5점]
3-ⅱ 자연수 \(k\)에 대하여 제시문 <2>의 두 점 \(P, Q\)가 동시에 각각 두 꼭짓점 \(A, A'\)를 출발하였을 때, 출발한 후 10분 동안 두 선분 \(OP\)와 \(OQ\)의 사잇각이 \(\frac{\pi}{3}\)가 되는 횟수를 \(a_k\)라 하자. 이때 \(\displaystyle \sum_{j=3}^{10} a_{5^j} = a_{125} + a_{625} + \dots + a_{5^{10}}\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
3-ⅲ \(k = 8\)에 대하여 제시문 <2>의 세 점 \(O, P, Q\)가 일직선 상에 있지 않을 경우 삼각형 \(OPQ\)의 넓이의 최댓값을 \(\alpha\)라 하자. 두 점 \(P, Q\)가 동시에 각각 두 꼭짓점 \(A, A'\)를 출발하였을 때, 출발한 후 6분 동안 아래의 두 조건을 모두 만족하는 경우의 수를 구하고 그 이유를 논하시오.  [15점]
    (1) 점 \(Q\)가 선분 \(C'D'\) 위에 위치한다.
    (2) 삼각형 \(OPQ\)의 넓이가 \(\alpha\)가 된다.
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [3-ⅰ]부터 [3-ⅲ]까지의 수학적 논증 및 유도 과정을 단계별로 명확하게 서술하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 1]
2026학년도 기출
다음 제시문 <1>과 제시문 <2>를 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 좌표평면 위에서 점 \((a, b)\)를 지나고 기울기가 \(m\)인 직선의 방정식은 \(y = m(x-a) + b\)이다.

<제시문 2> 닫힌구간 \([0, 1]\)에서 정의된 함수 \(f(x)\)와 실수 \(t (0 \le t \le 1)\)에 대하여 좌표평면 위의 두 점을 \(P(0, t)\)와 \(Q(1, f(t))\)라고 하자. 예를 들어, \(f(x) = 1-x\)이고 \(t = \frac{1}{3}\)인 경우 점 \(P\)는 \((0, \frac{1}{3})\), 점 \(Q\)는 \((1, \frac{2}{3})\)이다.

1-ⅰ 제시문 <2>에서 \(f(x) = -x^3 + 1\)일 때, 점 \(\left(\frac{1}{3}, \frac{44}{81}\right)\)가 선분 \(PQ\) 위의 점이 되도록 하는 실수 \(t (0 \le t \le 1)\)를 구하고 그 이유를 논하시오.  [8점]
1-ⅱ 제시문 <2>에서 \(f(x) = -x^4 + 1\)이라 하자. 이때 점 \(\left(\frac{1}{5}, b\right)\)가 적어도 하나의 선분 \(PQ\) 위에 놓이기 위한 실수 \(b\)의 범위를 구하고 그 이유를 논하시오.  [11점]
1-ⅲ 제시문 <2>에서 \[ f(x) = \begin{cases} 1 & \left(0 \le x < \frac{1}{2}\right) \\ -2x + 2 & \left(\frac{1}{2} \le x \le 1\right) \end{cases} \] 이라 하자. 서로 다른 두 자연수 \(p, q \in \{3, 4, 5, 6\}\)에 대하여 점 \(\left(\frac{1}{p}, \frac{1}{q}\right)\)이 적어도 하나의 선분 \(PQ\) 위에 놓이도록 하는 순서쌍 \((p, q)\)의 개수를 구하고 그 이유를 논하시오.  [11점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [1-ⅰ]부터 [1-ⅲ]까지의 수학적 논증 및 유도 과정을 단계별로 명확하게 서술하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 2]
2026학년도 기출
다음 제시문 <1> ~ <3>을 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 함수 \(f(x)\)가 어떤 열린구간에서 미분가능하고, 이 구간에서 \(x=a\) 좌우에서 \(f'(x)\)의 부호가 (1) 양에서 음으로 바뀌면 \(f(x)\)는 \(x=a\)에서 극대이고 극댓값 \(f(a)\)를 갖는다. (2) 음에서 양으로 바뀌면 \(f(x)\)는 \(x=a\)에서 극소이고 극솟값 \(f(a)\)를 갖는다.

<제시문 2> 함수 \(f(x)\)가 두 실수 \(a, b\)를 포함하는 구간에서 연속일 때, \(f(x)\)의 한 부정적분을 \(F(x)\)라고 하면 \(f(x)\)의 \(a\)에서 \(b\)까지의 정적분은 다음과 같다: \(\displaystyle \int_a^b f(x)\,dx = [F(x)]_a^b = F(b) - F(a)\).

<제시문 3> 연속함수 \(f(x)\)에 대하여 함수 \(g(x)\)는 \(g(x+4) = g(x)\)와 \[ g(x) = \begin{cases} f(x) & (-2 \le x \le 0) \\ f(-x) & (0 \lt x \lt 2) \end{cases} \] 를 만족한다. 그리고 함수 \(h(x) = g(x-1)|g(x) - g(x-1)|\)로 정의한다. 예를 들어, \(f(x) = -x - \frac{1}{2}\)일 때, \(g(\frac{1}{4}) = -\frac{1}{4}\)과 \(g(-\frac{3}{4}) = \frac{1}{4}\)이므로 \(h(\frac{1}{4}) = \frac{1}{8}\)이다.

2-ⅰ 제시문 <3>에서 \(f(x) = x+1\)일 때, \(2 \le x \le 2026\)인 \(x\)에 대하여 \(\displaystyle \int_1^x h(t)\,dt = 0\)을 만족하는 \(x\)의 개수를 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅱ 제시문 <3>에서 \(f(x) = (x+1)^2\)일 때, 정적분 \(\displaystyle \int_0^{\frac{2025}{2}} h(x)\,dx\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅲ 제시문 <3>에서 \(f(x) = ax+b\) (단, \(a, b\)는 \(1 \le a < b \le 10\)을 만족하는 자연수)이고, 정적분 \(\displaystyle \int_{2023}^{2025} h(x)\,dx\)의 값이 0보다 작다고 한다. 이때 가능한 순서쌍 \((a, b)\)를 모두 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [2-ⅰ]부터 [2-ⅲ]까지의 수학적 논증 및 유도 과정을 단계별로 명확하게 서술하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 3]
2026학년도 기출
다음 제시문 <1> ~ <3>을 읽고 [문제 3-ⅰ] ~ [문제 3-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (40점)

<제시문 1> 함수 \[ f(x) = \begin{cases} x^2 - x + 2 & (x \le 1) \\ x + 1 & \left(1 < x \le \frac{3}{2}\right) \\ -x + 4 & \left(\frac{3}{2} < x \le 2\right) \\ -x^2 + 3x & (x > 2) \end{cases} \] 에 대하여 집합 \(D_1\)과 \(D_2\)는 각각 다음과 같이 정의된다: \(D_1 = \{x \mid f(f(x)) \le f(x) + 1\}\)이고 \(D_2 = \{x \mid f(f(x)) \le f(x)\}\)이다.

<제시문 2> 좌표평면 위에 놓여있는 원 \(C\)는 원점이 중심이고 반지름이 1이다. 제시문 <1>의 함수 \(f(x)\)에 대하여 곡선 \(y = f(x)\) 위의 임의의 점 \(P\)와 점 \(N(0, 1)\)을 지나는 직선이 원 \(C\)와 만나는 점 중 \(N\)이 아닌 점을 \(R\)이라고 한다. 또한 점 \(P\)에서 원 \(C\)에 그은 두 접선과 원의 교점 \(Q\) 중에서 세 점 \(N, Q, R\)이 시계 방향으로 놓이도록 점 \(Q\)를 잡는다. 만약 직선 \(NP\)가 원에 접하는 경우에는 점 \(R\)과 점 \(Q\)를 모두 점 \(N\)으로 정의한다.

<제시문 3> 함수 \(h(x)\)가 닫힌구간 \([a, b]\)에서 연속이고 \(h(a) \ne h(b)\)이면, \(h(a)\)와 \(h(b)\) 사이의 임의의 값 \(k\)에 대하여 \(h(c) = k\)인 \(c\)가 열린구간 \((a, b)\)에 적어도 하나 존재한다.

3-ⅰ 제시문 <1>에서 집합 \(D_1 = (-\infty, a]\)이고 집합 \(D_2 = (-\infty, b] \cup [c, d]\)일 때, \(a, b, c, d\)의 값을 모두 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
3-ⅱ 제시문 <1>과 제시문 <2>에서 점 \(P\)의 \(x\)좌표가 집합 \(D_1\)에 속한다고 하자. 점 \(R\)이 될 수 있는 모든 점들로 이루어진 호의 길이를 \(\theta\)라고 할 때, \(\tan\left(\frac{\theta}{2}\right)\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [15점]
3-ⅲ 제시문 <1>과 제시문 <2>에서 직선 \(NP\)의 기울기가 \(m\)이고 점 \(P\)의 \(x\)좌표가 집합 \(D_2 \cap (1, \infty)\)에 속한다고 하자. 삼각형 \(NQR\)이 선분 \(QR\)을 빗변으로 하는 직각삼각형이 되었을 때, \(m\)은 삼차방정식 \(x^3 + px^2 + qx + r = 0\)의 근이다. 이때 유리수 \(p, q, r\)을 구하고 그 이유를 논하시오.  [15점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [3-ⅰ]부터 [3-ⅲ]까지의 수학적 논증 및 유도 과정을 단계별로 명확하게 서술하시오.
📝 [자연계열 3교시 / 문제 1]
2026학년도 기출
다음 제시문 <1>과 제시문 <2>를 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 실수 \(A, B, P, Q\)에 대하여 함수 \(f(x)\)가 다음과 같이 정의되어 있다: \[ f(x) = \begin{cases} -x^2 + Ax + B & (x < 1) \\ x^2 + Px + Q & (x \ge 1) \end{cases} \] 함수 \(f(x)\)는 실수 전체 집합에서 미분가능하고, 함수 \(y = f(x)\)의 그래프와 직선 \(y = m\)이 서로 다른 두 점에서만 만나도록 하는 모든 실수 \(m\)의 집합은 \(\{-6, 2\}\)이다.

<제시문 2> 실수 \(a, b, c, p, q\)에 대하여 함수 \(g(x)\)가 다음과 같이 정의되어 있다: \[ g(x) = \begin{cases} -x^3 + ax^2 + bx + c & (x \le 0) \\ x^2 + px + q & (x > 0) \end{cases} \] 함수 \(g(x)\)는 아래의 조건을 모두 만족한다.
    (1) 함수 \(g(x)\)는 연속함수이다.
    (2) 함수 \(g(x)\)는 \(x = -2\)에서 극소가 된다.
    (3) 함수 \(y = g(x)\)의 그래프와 직선 \(y = m\)이 서로 다른 네 점에서 만나도록 하는 모든 실수 \(m\)의 집합은 열린구간 \((1, \beta)\)이다.
    (4) \(p+c = a+b\)가 성립한다.
    (5) 함수 \(y = g(x)\)의 그래프는 점 \(\left(1, -\frac{19}{2}\right)\)를 지난다.

1-ⅰ 제시문 <1>에서 실수 \(A, B, P, Q\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
1-ⅱ 제시문 <2>에서 실수 \(a, b, c, p, q\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
1-ⅲ 제시문 <2>에서 실수 \(\beta\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [1-ⅰ]부터 [1-ⅲ]까지의 수학적 논증 및 유도 과정을 단계별로 명확하게 서술하시오.
📝 [자연계열 3교시 / 문제 2]
2026학년도 기출
다음 제시문 <1>과 제시문 <2>를 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)
삼각형 외접원과 각이등분선

<제시문 1> 한 원 위에 세 점 \(A, B, D_1\)이 시계 반대 방향으로 놓여져 있고, \(0 < \theta < \frac{\pi}{4}\)인 \(\theta\)에 대하여, \(\angle BAD_1 = 2\theta\)이다. 각 \(BAD_1\)의 이등분선이 원과 만나는 점 중에서 점 \(A\)가 아닌 점을 점 \(C_1\)이라고 하자.

<제시문 2> 제시문 <1>의 삼각형 \(ABD_1\)을 생각하자. 오른쪽 그림과 같이 2 이상의 자연수 \(n\)에 대하여 직선 \(AB\)와 직선 \(C_{n-1}D_{n-1}\)이 서로 평행이 아닐 때, 두 점 \(C_n\)과 \(D_n\)을 다음과 같이 귀납적으로 정의하자:
“점 \(B\)를 지나고 직선 \(C_{n-1}D_{n-1}\)과 평행한 직선이 직선 \(AD_1\)과 만나는 점을 점 \(D_n\)이라 하고, 각 \(BAD_n\)의 이등분선이 삼각형 \(ABD_n\)의 외접원과 만나는 점 중에서 점 \(A\)가 아닌 점을 점 \(C_n\)으로 정의한다.”

2-ⅰ 제시문 <1>에서 \(\overline{AB} : \overline{AD_1} = m : 1\)이라고 하자. 선분 \(AB\)와 선분 \(C_1D_1\)이 서로 평행일 때, \(m\)과 \(\theta\)의 관계식을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅱ 제시문 <2>에서 \(\overline{AB} = \overline{AD_1} = 2\)이고, 직선 \(AB\)와 직선 \(C_1D_1\)의 교점을 점 \(P\)라고 하자. 이때 \(\overline{AP}\)를 \(\tan\theta\)에 관한 식으로 표현하고 그 이유를 논하시오.  [5점]
2-ⅲ 제시문 <2>에서 \(\overline{AB} = 2, \overline{AD_1} = 3\)이고 \(\theta = \frac{\pi}{6}\)라고 하자. 이때 \(\angle BAD_n = \frac{2}{3}\pi\)가 되는 자연수 \(n\)의 최솟값과 그때 \(\overline{AD_{n-1}}\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [15점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [2-ⅰ]부터 [2-ⅲ]까지의 수학적 논증 및 유도 과정을 단계별로 명확하게 서술하시오.
📝 [자연계열 3교시 / 문제 3]
2026학년도 기출
다음 제시문 <1> ~ <3>을 읽고 [문제 3-ⅰ] ~ [문제 3-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (40점)

<제시문 1> 함수 \(f(x)\)에서 \(x\)의 값이 \(a\)보다 크면서 \(a\)에 한없이 가까워질 때, \(f(x)\)의 값이 일정한 값 \(L\)에 한없이 가까워지는 것을 기호로 \(\displaystyle \lim_{x \to a^+} f(x) = L\)과 같이 나타내고, \(L\)을 우극한이라고 한다. 또한 \(x\)의 값이 \(a\)보다 작으면서 가까워질 때 일정한 값 \(M\)에 수렴하는 것을 \(\displaystyle \lim_{x \to a^-} f(x) = M\)과 같이 나타내고, 좌극한이라고 한다.

<제시문 2> 주어진 실수 \(x\)에 대하여 집합 \(\{1, 2, 3\}\)에서 서로 다른 세 수 \(a, b, c\)를 선택하여 \((x^2 - ax + b)(x - c)\)의 값이 최대가 되도록 하고 이 최댓값을 \(g(x)\)로 정의한다. 이 경우 함수 \(g(x)\)는 모든 실수 \(x\)에서 연속이 된다.
예를 들어, \(x=1\)이면 \((1-a+b)(1-c)\)의 값은 \((a,b,c)=(3,1,2)\)일 경우 최대이고 \(g(1)=1\)이다. \(x=0\)이면 \(b(-c)\)의 값은 \((a,b,c)=(3,1,2)\) 또는 \((3,2,1)\)일 경우 최대이고 \(g(0)=-2\)이다.

<제시문 3> 실수 \(r\)에 대하여 좌표평면 위의 정사각형 \(ABCD\)의 한 변의 길이는 12이고 네 꼭짓점은 \(A(-2, r), B(-2, r+12), C(-14, r+12), D(-14, r)\)이다.

3-ⅰ 제시문 <2>의 함수 \(g(x)\)에 대하여 정적분 \(\displaystyle \int_{-1}^1 g(x)\,dx\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
3-ⅱ 제시문 <2>의 함수 \(g(x)\)가 열린구간 \(\left(x_0 - \frac{1}{2}, x_0\right)\)와 \(\left(x_0, x_0 + \frac{1}{2}\right)\)에서 미분가능하도록 하는 실수 \(x_0\)에 대하여 \[ \left|\lim_{x \to x_0^-} g'(x) - \lim_{x \to x_0^+} g'(x)\right| \] 이 될 수 있는 값을 모두 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
3-ⅲ 점 \(Q(x_1, y_1)\)은 제시문 <2>의 함수 \(y = g(x)\)의 그래프 위를 움직이고, 점 \(R(x_2, y_2)\)는 제시문 <3>의 \(r\)에 관한 정사각형 \(ABCD\)의 네 변 위를 움직인다. 아래의 두 조건 (1), (2)를 모두 만족하는 두 점 \(Q(x_1, y_1)\)과 \(R(x_2, y_2)\)가 존재하면 정사각형 \(ABCD\)의 네 변 위에서 점 \(R(x_2, y_2)\)가 놓일 수 있는 부분의 길이를 \(k(r)\)이라 하고, 그러한 점들이 존재하지 않으면 \(k(r) = 0\)으로 정의한다.
    (1) \(0 \le x_1 \le 1\)
    (2) \(y_1(x_2 - 1) + y_2(x_1 + 1) = 2(x_1 + x_2)\)
이때 \(k(r)\)의 최댓값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [20점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [3-ⅰ]부터 [3-ⅲ]까지의 수학적 논증 및 유도 과정을 단계별로 명확하게 서술하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 1]
2025학년도 기출
다음 제시문 <1> ~ <3>을 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)
포물선 접선과 원의 기하

<제시문 1> 곡선 \(y = f(x)\) 위의 점 \((a, f(a))\)에서의 접선의 방정식은 \(y = f'(a)(x-a) + f(a)\)이다.

<제시문 2> 좌표평면 위의 두 직선 \(y = mx+n\), \(y = m'x+n'\)에 대하여 두 직선이 서로 수직일 필요충분조건은 \(mm' = -1\)이다.

<제시문 3> 오른쪽 그림과 같이 곡선 \(y = x^2\) 위의 한 점을 제1사분면 위에서 택하고 이를 \(Q\)라 한다. 곡선 \(y = x^2\) 위의 점 \(Q\)에서의 접선을 \(l\)이라 하고, 직선 \(l\)이 \(x\)축과 만나는 점을 \(T\)라 한다. 점 \(Q\)를 지나고 직선 \(l\)에 수직인 직선이 \(y\)축과 만나는 점을 \(P\)라 하고, \(x\)축과 만나는 점을 \(S\)라 한다. 직선 \(l\)과 점 \(Q\)에서 접하고 동시에 \(x\)축과 접하는 원을 \(C\)라 한다. (단, 원 \(C\)와 \(x\)축의 접점의 \(x\)좌표는 양수이다.) 원 \(C\)의 중심을 \(R\)라고 하고 그 둘레의 길이를 \(L\)이라 한다. 좌표평면의 원점을 \(O\)라 한다.

1-ⅰ 제시문 <3>에서 주어진 점 \(Q, S, T\)에 대하여, \(\displaystyle \frac{\overline{QS} \times \overline{ST}}{\overline{QT}^3}\)의 값은 점 \(Q\)의 위치와 관계없이 일정함을 보이고 그 이유를 논하시오.  [10점]
1-ⅱ 제시문 <3>에서 주어진 점 \(P, Q, R\)에 대하여, \(\displaystyle \frac{1}{2}\overline{PQ} + \overline{QR} - \overline{OP}\)의 값은 점 \(Q\)의 위치와 관계없이 일정함을 보이고 그 이유를 논하시오.  [10점]
1-ⅲ 제시문 <3>에서 정의된 점 \(Q\)의 \(x\)좌표를 \(a\)라 할 때, 제시문 <3>에서 정의된 원 \(C\)의 둘레의 길이 \(L\)에 대하여 \(\displaystyle \lim_{a \to \infty} \frac{L}{\overline{PQ}^2}\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [1-ⅰ]부터 [1-ⅲ]까지의 유도 과정과 기하학적 불변량 논증을 논리적으로 명확하게 서술하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 2]
2025학년도 기출
다음 제시문 <1>과 제시문 <2>를 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅳ]를 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (40점)

<제시문 1> 함수 \(g(x)\)가 미분가능하고 \(g'(b) = 0\)일 때, \(x = b\)의 좌우에서 \(g'(x)\)의 부호가 양에서 음으로 바뀌면 \(g(x)\)는 \(x = b\)에서 극대이고 극댓값 \(g(b)\)를 갖는다. 음에서 양으로 바뀌면 \(g(x)\)는 \(x = b\)에서 극소이고 극솟값 \(g(b)\)를 갖는다.

<제시문 2> 함수 \(f(t)\)와 \(g(x)\)를 다음과 같이 정의한다.
  • \(f(t) = \begin{cases} t^2 + 2t & (t \ge 0) \\ -t & (t \le 0) \end{cases}\)
  • \(\displaystyle g(x) = \frac{2}{3}x^3 - 2x^2 + 12x + \int_{-10}^x (1-t)f(t)\,dt - \int_{-10}^x (4-t)f(t-3)\,dt\)

2-ⅰ 제시문 <2>에서 정의된 함수 \(f(t)\)에 대하여 \(\displaystyle \int_{-2}^a f(t)\,dt = \frac{32}{3} - 3a\)를 만족시키는 양의 실수 \(a\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅱ 제시문 <2>에서 정의된 함수 \(f(t)\)에 대하여 정적분 \(\displaystyle \int_{-2}^2 f(t)|t-1|\,dt\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅲ 제시문 <2>에서 정의된 함수 \(f(t)\)에 대하여 정적분 \(\displaystyle \int_{-2}^2 f(t^2-2)|t-1|\,dt\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅳ 제시문 <2>에서 정의된 함수 \(g(x)\)를 생각하자. 열린구간 \((-10, 10)\)에서 \(g(x)\)가 극값을 갖는 \(x\)의 값을 모두 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ 구간별 함수 식 분할과 미적분의 기본정리를 단계별로 엄밀하게 기술하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 3]
2025학년도 기출
다음 제시문 <1> ~ <3>을 읽고 [문제 3-ⅰ] ~ [문제 3-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 함수 \(f(x)\)가 미분가능하고 \(f'(a) = 0\)일 때, \(x = a\)의 좌우에서 \(f'(x)\)의 부호가 양에서 음으로 바뀌면 \(f(x)\)는 \(x = a\)에서 극대이고, 음에서 양으로 바뀌면 \(f(x)\)는 \(x = a\)에서 극소이다.

<제시문 2> 함수 \(f(x)\)가 \(x = a\)에서 미분가능하고 \(x = a\)에서 극값을 가지면 \(f'(a) = 0\)이다.

<제시문 3> 정수 \(a, b, c\)에 대하여 삼차함수 \(f(x) = 4x^3 + 3ax^2 + 2bx + c\)가 다음 두 조건을 모두 만족한다.
  • 방정식 \(f(x) = 0\)은 서로 다른 세 실근 \(\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3\)을 가진다. (단, \(\alpha_1 < \alpha_2 < \alpha_3\))
  • 모든 정수 \(n\)에 대하여 닫힌구간 \([n, n+1]\)은 세 실근 \(\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3\) 중 많아야 하나를 포함한다.

3-ⅰ 제시문 <3>에서 \(a = -1, b = -3\)일 때, 가능한 모든 함수 \(f(x)\)의 개수를 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
3-ⅱ 제시문 <3>에서 \(b = 0\)이고 세 실근 \(\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3\) 중 두 수가 닫힌구간 \([0, 2]\)에 포함될 때, 가능한 \(|\alpha_1| + |\alpha_2| + |\alpha_3|\)의 값을 모두 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
3-ⅲ [문제 3-ⅱ]의 조건을 모두 만족하는 함수 \(f(x)\)에 대하여, 정수 계수를 가지는 사차함수 \(y = g(x)\)가 \(g'(x) = f(x)\)이고 사차방정식 \(g(x) = 0\)이 서로 다른 네 개의 실근을 가진다고 한다. 이때 가능한 함수 \(g(x)\)를 모두 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ 정수 조건과 실근 분리 구간을 명시하고 사차함수 극값 조건을 체계적으로 논증하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 1]
2025학년도 기출
다음 제시문 <1>과 제시문 <2>를 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 함수 \(f(x)\)가 닫힌구간 \([a, b]\)에서 연속일 때, 곡선 \(y = f(x)\)와 \(x\)축 및 두 직선 \(x = a, x = b\)로 둘러싸인 도형의 넓이 \(S\)는 \(\displaystyle S = \int_a^b |f(x)|\,dx\)이다.

<제시문 2> \(-3 \le t \le 0\)인 임의의 실수 \(t\)에 대하여 곡선 \(y = 3x^2 - 3\)과 \(x\)축 및 두 직선 \(x = t, x = t+1\)로 둘러싸인 도형의 넓이를 \(g(t)\)라 한다.

1-ⅰ 제시문 <2>에서 정의된 함수 \(g(t)\)에 대하여, \(g\left(-\frac{3}{2}\right)\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [6점]
1-ⅱ 제시문 <2>에서 정의된 함수 \(g(t)\)의 식을 구하고 그 이유를 논하시오.  [12점]
1-ⅲ 제시문 <2>에서 정의된 함수 \(g(t)\)의 최솟값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [12점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ 구간 분할에 따른 피적분함수의 부호 변화와 도함수를 통한 극값 조사를 엄밀히 서술하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 2]
2025학년도 기출
다음 제시문 <1>과 제시문 <2>를 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅳ]를 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (40점)
회전 정사각형 기하

<제시문 1> 두 대각선의 교점이 \(x\)축 위에 놓여있는 정사각형 \(ABCD\)가 다음 세 조건을 모두 만족한다.
  • \(\overline{AB} = 2\sqrt{2}\)이고 점 \(D\)의 \(y\)좌표는 0보다 크다.
  • 두 대각선의 교점이 \((a, 0)\)일 때, 대각선 \(AC\)의 기울기는 \(a\)이다.
  • 꼭짓점 \(A, B, C, D\)는 시곗바늘이 도는 반대 방향으로 주어진다.

<제시문 2> 임의의 실수 \(a\)에 대하여 제시문 <1>의 두 대각선의 교점이 \((a, 0)\)일 때 점 \(A\)의 \(y\)좌표와 점 \(D\)의 \(y\)좌표를 각각 함수 \(f(a)\)와 \(g(a)\)로 정의하자. 제시된 상황을 그림으로 나타내면 오른쪽 그림과 같다.

2-ⅰ 제시문 <2>에 주어진 함수 \(f(a)\)와 \(g(a)\)를 각각 \(a\)에 관한 식으로 표현하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅱ 제시문 <2>에 주어진 함수 \(f(a)\)와 \(g(a)\)에 대하여, \(|f(a) - g(a)| = 1\)이 되는 \(a\)의 값을 모두 구하고 그 이유를 논하시오.  [7점]
2-ⅲ 제시문 <1>에 주어진 정사각형 \(ABCD\)의 두 대각선의 교점이 \((a, 0)\)이고 직선 \(AC\)가 원 \(x^2+y^2=4\)와 접할 때, \(a^2\)의 값을 모두 구하고 그 이유를 논하시오.  [7점]
2-ⅳ 제시문 <2>에 주어진 함수 \(f(a)\)에 대하여, \(\left|f\left(2\sin\left(\frac{\pi a}{2}\right)\right)\right| = \sqrt{3}\)이 되는 모든 양수 \(a\)를 작은 것부터 크기 순서대로 나열한 것을 수열 \(\{a_n\}\)으로 정의하자. 이때 부등식 \(\sum_{k=1}^m a_k \ge 2025\)를 만족하는 가장 작은 자연수 \(m\)을 구하고 그 이유를 논하시오.  [16점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ 정사각형 대각선 성질, 삼각방정식 해의 대칭성, 수열의 합 누적 과정을 명확히 기술하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 3]
2025학년도 기출
다음 제시문 <1> ~ <3>을 읽고 [문제 3-ⅰ] ~ [문제 3-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 함수 \(y = f(x)\)에서 \(x\)의 값이 \(a\)에서 \(a+\Delta x\)까지 변할 때의 평균변화율의 극한값 \(\lim_{\Delta x \to 0} \frac{f(a+\Delta x)-f(a)}{\Delta x}\)가 존재하면 함수 \(y = f(x)\)는 \(x = a\)에서 미분가능하다고 하고, 이 극한값을 미분계수 \(f'(a)\)라 한다.

<제시문 2> 임의의 실수 \(a\)에 대하여, 곡선 \(y = -x^2\)과 직선 \(y = ax+a\)의 교점의 개수가 \(f(a)\)가 되도록 함수 \(f(x)\)를 정의하자.

<제시문 3> 최고차항의 계수가 1인 사차함수 \(g(x)\)와 제시문 <2>의 함수 \(f(x)\)는 다음 세 조건을 모두 만족한다.
  • 사차방정식 \(g(x) = 0\)은 허근을 가지지 않는다.
  • 함수 \(h(x) = f(x)g(x)\)는 모든 실수에서 연속이다.
  • 함수 \(h(x) = f(x)g(x)\)는 열린구간 \((2, 10)\)에서 미분가능하다.

3-ⅰ 제시문 <2>의 함수 \(f(x)\)에 대하여, \(f(0)+f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+f(5)\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [5점]
3-ⅱ 제시문 <3>의 함수 \(h(x)\)에 대하여, 가능한 \(h(-1)+3h(2)+5h(5)\)의 값을 모두 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
3-ⅲ 제시문 <3>의 함수 \(g(x)\)에 대하여 두 방정식 \(g(x) = 0\)과 \(g'(x)+5x^3-20x^2 = 0\)의 실근이 모두 정수이다. 이때 가능한 사차함수 \(g(x)\)의 개수를 구하고 그 이유를 논하시오.  [15점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ 판별식과 교점 개수 함수, 곱함수의 연속 및 미분가능성, 정수근 조건을 논리정연하게 기술하시오.
📝 [자연계열 3교시 / 문제 1]
2025학년도 기출
다음 제시문을 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅳ]를 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (40점)
원과 직선 위치관계

<제시문> 좌표평면 위의 세 점 \(B, C, D\)를 다음과 같이 정의하자.
  • 점 \(B\)와 \(C\)의 좌표는 각각 \((-4, 0)\)과 \((0, 0)\)이다.
  • 점 \(D\)의 \(y\)좌표는 양수이고 선분 \(CD\)의 길이는 3이다.
점 \(C\)에서 직선 \(BC\)와 접하고 점 \(D\)를 지나는 원을 생각하자. 직선 \(BD\)가 점 \(D\)를 제외하고 이 원과 다시 만나는 점을 점 \(A\)라 하자. \(\angle BCD = \theta\)라 할 때, 함수 \(f(\theta)\)를 선분 \(AD\)의 길이로 정의하자. (단, 원이 점 \(D\)에서 직선 \(BD\)와 접할 경우에는 점 \(A\)를 점 \(D\)로 정의하고 그때의 \(\theta\)의 값을 \(\alpha\)라고 하며 \(f(\alpha) = 0\)으로 정의한다.) \(0 < \theta < \alpha\)일 때 제시된 상황을 그림으로 나타내면 오른쪽 그림과 같다.

1-ⅰ 제시문에 주어진 원의 반지름을 \(\theta\)에 관한 식으로 표현하고 그 이유를 논하시오.  [9점]
1-ⅱ 제시문에 주어진 \(\alpha\)와 원에 대하여 \(\cos\alpha\)의 값과 원의 반지름을 각각 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
1-ⅲ 제시문에 주어진 함수 \(f(\theta)\)에 대하여, \(f\left(\frac{\pi}{3}\right)\)와 \(f\left(\frac{\pi}{2}\right)\)의 값을 각각 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
1-ⅳ 제시문에 주어진 함수 \(f(\theta)\)의 값이 선분 \(AC\)의 길이와 같을 때, \(\cos\theta\)의 값을 모두 구하고 그 이유를 논하시오.  [11점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ 접현각과 사인법칙, 접선-할선 정리 및 코사인법칙을 통한 선분 길이 유도를 정밀하게 서술하시오.
📝 [자연계열 3교시 / 문제 2]
2025학년도 기출
다음 제시문을 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)
포물선과 직선 분할

<제시문> 아래 그림과 같이 곡선 \(y = 1-x^2\)과 \(x\)축으로 둘러싸인 도형이 직선 \(L: y = \frac{1}{2}x + \frac{1}{2}\)에 의해 두 부분으로 나누어진다. 이때 윗부분의 도형을 \(P\)라 하고 아랫부분의 도형을 \(Q\)라고 하자.

2-ⅰ 제시문에서 주어진 도형 \(P\)의 넓이 \(S_P\)와 도형 \(Q\)의 넓이 \(S_Q\)의 비율 \(\frac{S_P}{S_Q}\)를 구하고 그 이유를 논하시오.  [8점]
도형 Q 내접 직사각형 2-ⅱ 오른쪽 그림과 같이 제시문에서 주어진 도형 \(Q\)에 내접하는 직사각형 \(ABCD\)가 다음 두 조건을 모두 만족한다.
  (1) 점 \(B\)와 점 \(C\)는 \(x\)축 위에 있다.
  (2) 점 \(A\)는 직선 \(L: y = \frac{1}{2}x + \frac{1}{2}\) 위에 있고 점 \(D\)는 곡선 \(y = 1-x^2\) 위에 있다.
이 조건들을 만족하면서 직사각형 \(ABCD\)의 넓이가 최대가 될 때의 점 \(C\)의 좌표를 \((q, 0)\)이라 하고, \(w = q - \frac{1}{2}\)로 정의하자. 이때 \(8w^3 + 15w^2 + 3w\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [12점]
도형 R 내접 직사각형 2-ⅲ 오른쪽 그림과 같이 제시문에서 주어진 도형 \(Q\)를 직선 \(M: y = \frac{1}{4}x + \frac{1}{4}\)로 나누어 윗부분의 도형을 \(R\)이라 하자. 이때 도형 \(R\)에 내접하는 직사각형 \(ABCD\)는 다음 두 조건을 모두 만족한다.
  (1) 점 \(B\)와 점 \(C\)는 직선 \(M: y = \frac{1}{4}x + \frac{1}{4}\) 위에 있고, \(\overline{BC} = \frac{\sqrt{17}}{4}\)이다.
  (2) 점 \(A\)는 직선 \(L: y = \frac{1}{2}x + \frac{1}{2}\) 위에 있고 점 \(D\)는 곡선 \(y = 1-x^2\) 위에 있다.
직사각형 \(ABCD\)의 넓이가 최대가 될 때의 점 \(B\)의 좌표를 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ 정적분 분할 공식, 직사각형 넓이 함수의 삼차도함수 극대 조건 및 직선과의 수직·평행 조건을 명확히 기술하시오.
📝 [자연계열 3교시 / 문제 3]
2025학년도 기출
다음 제시문 <1> ~ <3>을 읽고 [문제 3-ⅰ] ~ [문제 3-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 세제곱하여 실수 \(a\)가 되는 수, 즉 방정식 \(x^3 = a\)를 만족시키는 수 \(x\)를 \(a\)의 세제곱근이라 한다. 실수 \(a\)의 세제곱근 중에서 실수인 것은 하나뿐이고 이것을 \(\sqrt[3]{a}\)로 나타낸다.

<제시문 2> 실수 \(a, b\)에 대하여 곱셈 공식 \((a+b)^3 = a^3 + 3a^2b + 3ab^2 + b^3\), \((a-b)^3 = a^3 - 3a^2b + 3ab^2 - b^3\)이 성립한다.

<제시문 3> 주어진 실수 \(r\)에 대하여 수열 \(\{a_n\}\)을 \(a_n = r \times \left(\frac{1}{2}\right)^{n-1}\)으로 정의하고, \(A_n = \sqrt[3]{\frac{n}{4} + (-1)^n a_n}\)에 가장 가까운 정수를 \(b_n\)이라 하자. 만약 \(A_n\)에 가장 가까운 정수가 두 개 존재하면 두 수 중에서 더 큰 수를 \(b_n\)이라 한다.

3-ⅰ 제시문 <3>의 수열 \(\{b_n\}\)에 대하여 \(r = \frac{4}{3}\)일 때, \(b_1\)을 구하고 그 이유를 논하시오.  [5점]
3-ⅱ 제시문 <3>의 수열 \(\{b_n\}\)에 대하여 \(r = \frac{4}{3}\)일 때, \(\sum_{k=1}^{150} b_k = b_1 + b_2 + \cdots + b_{150}\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
3-ⅲ 제시문 <3>의 수열 \(\{b_n\}\)에 대하여 실수 \(r\)이 \(1 < |r| < 2\)일 때, 가능한 \(\sum_{k=1}^{150} b_k = b_1 + b_2 + \cdots + b_{150}\)의 값을 모두 구하고 그 이유를 논하시오.  [15점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ 세제곱근의 부등식 범위 설정, 자연수 구간 분할 및 \(|r|\) 범위에 따른 초기항 합 산출 과정을 논리적으로 명시하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 1]
2024학년도 기출
다음 <제시문 1>과 <제시문 2>를 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 곡선 \(y = f(x)\) 위의 점 \((a, f(a))\)에서의 접선의 방정식은 \(y = f'(a)(x-a) + f(a)\)이다.

<제시문 2> 좌표평면 위의 네 점 \(A, B, C, D\)가 다음 조건을 만족한다.
• 점 \(A\)는 곡선 \(y = \sqrt{x-1}\) 위의 점이다. (단, \(x \ge 1\))
• 점 \(B\)는 직선 \(y = x\) 위의 점이다.
• 점 \(C\)는 직선 \(y = 0\) (\(x\)축) 위의 점이다.
• 점 \(D\)는 곡선 \(y = 2x^2 - 30x + 113\) 위의 점이다.

1-ⅰ 실수 전체의 집합에서 미분가능한 함수 \(f(x)\)에 대하여 곡선 \(y = f(x)\)와 이 곡선 위에 있지 않은 점 \(P\)가 주어져 있다. 이 곡선 위의 점 중에서 주어진 점 \(P\)까지의 거리가 최소가 되는 점을 \(Q\)라고 하자. 이때, 점 \(Q\)에서 곡선 \(y = f(x)\)에 접하는 접선이 직선 \(PQ\)에 수직인 이유를 논하시오.  [8점]
1-ⅱ 실수 전체의 집합에서 미분가능한 두 함수 \(g(x)\)와 \(h(x)\)에 대하여, 곡선 \(y = g(x)\)와 곡선 \(y = h(x)\)가 서로 만나지 않는다고 하자. 곡선 \(y = g(x)\) 위의 점 \(Q\)와 곡선 \(y = h(x)\) 위의 점 \(R\)에 대해 선분 \(QR\)의 길이가 최소일 때, 점 \(Q\)에서 곡선 \(y = g(x)\)에 접하는 접선과 점 \(R\)에서 곡선 \(y = h(x)\)에 접하는 접선이 모두 직선 \(QR\)에 수직인 이유를 논하시오.  [6점]
1-ⅲ <제시문 2>의 네 점 \(A, B, C, D\)에 대해 \(\overline{AB} + \overline{BC} + \overline{CD}\)의 값이 최소가 될 때, 점 \(D\)의 \(x\)좌표와 점 \(A\)의 \(y\)좌표의 차가 \(6\)이라고 한다. 이때, 점 \(A\)와 \(D\)의 좌표를 구하고 그 이유를 논하시오.  [16점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [1-ⅰ]부터 [1-ⅲ]까지의 접선의 수직성 증명 및 대칭이동을 통한 공통법선 유도 과정을 명확하게 서술하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 2]
2024학년도 기출
다음 <제시문 1> ~ <제시문 3>을 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (40점)

<제시문 1> 기울기가 양수이고 서로 평행인 두 직선 \(L_1\)과 \(L_2\)의 \(y\)절편을 각각 \(p\)와 \(0\)이라 하자. (단, \(p > 0\)) 직선 \(L_1\)이 이차함수 \(y = x^2\)의 그래프와 만나는 두 점을 \(x\)좌표의 값이 작은 것부터 \(A, D\)라 하고, 직선 \(L_2\)가 이차함수 \(y = x^2\)의 그래프와 만나는 두 점을 \(x\)좌표의 값이 작은 것부터 \(B, C\)라 하자. 사각형 \(ABCD\)의 두 대각선의 교점을 \(P\), 선분 \(AD\)의 중점을 \(M_1\), 선분 \(BC\)의 중점을 \(M_2\)라 하자.

<제시문 2> 이차함수 \(y = x^2\)과 반지름이 \(r\)인 원이 다음 세 조건을 만족시킨다.
• 원의 중심의 \(x\)좌표와 \(y\)좌표가 모두 정수이다.
• 이차함수 \(y = x^2\)과 원이 서로 다른 네 점에서 만나고, 교점의 \(y\)좌표는 모두 정수이다.
• 네 교점을 꼭짓점으로 하는 사각형은 사다리꼴이다.

<제시문 3> 최고차항의 계수가 \(-1\)인 사차함수 \(y = g(x)\)가 \(g(x) = g(-x)\)를 만족하고, \(x\)축과 \(x_1, x_2, x_3, x_4\)에서 만난다. 또한 사차함수 \(y = g(x)\)의 그래프와 이차함수 \(y = x^2\)의 그래프가 서로 다른 네 점 \(Q, R, S, T\)에서 만난다고 가정하자. (단, \(x_1 < x_2 < x_3 < x_4\)이고, \(x_k\) (\(k=1,2,3,4\))는 정수가 아니다.)

2-ⅰ <제시문 1>에서 \(\overline{PM_1} = 5\)이고 \(\overline{PM_2} = 1\)일 때, 사각형 \(ABCD\)의 넓이를 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅱ <제시문 2>에서 \(r = 4\)일 때, 사다리꼴의 넓이를 모두 구하고 그 이유를 논하시오.  [15점]
2-ⅲ 양의 정수 \(m, n\)에 대해 <제시문 3>에서 \(x_3 = \sqrt{m}\), \(x_4 = \sqrt{n}\)이고, 네 점 \(Q, R, S, T\)를 지나는 원의 반지름이 \(10\)이라 하자. 이때, <제시문 3>을 만족하는 양의 정수 순서쌍 \((m, n)\)의 개수를 구하고 그 이유를 논하시오.  [15점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [2-ⅰ] 사다리꼴 좌표 및 넓이 유도, [2-ⅱ] 정수 조건 부정방정식 분류, [2-ⅲ] 원의 방정식과 제곱수 배제 논리를 서술하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 3]
2024학년도 기출
다음 <제시문 1>과 <제시문 2>를 읽고 [문제 3-ⅰ] ~ [문제 3-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 함수 \(h(x)\)가 닫힌구간 \([a, b]\)에서 연속일 때, 곡선 \(y = h(x)\)와 \(x\)축 및 두 직선 \(x = a, x = b\)로 둘러싸인 도형의 넓이 \(S\)는 다음과 같다. \[ S = \int_a^b |h(x)|dx \]

<제시문 2> 정수 계수를 갖는 두 이차함수 \[ f(x) = -Ax^2 + Bx + C, \quad g(x) = -px^2 + qx + r \] 이 다음 다섯 조건을 만족시킨다.
• \(A, B, C, p, q, r\)는 모두 양수이고, \(B > C\)이다.
• \(B^2 + 4AC = 100\)이고 \(q^2 + 4pr\)는 완전제곱수이다.
• 이차함수 \(y = g(x)\)의 그래프 위의 점 \(R(0, r)\)에서의 접선이 \(x\)축과 만나는 교점을 \(P(\alpha, 0)\)이라고 하자.
• 점 \(R(0, r)\)를 지나고 직선 \(PR\)에 수직인 직선이 \(x\)축과 만나는 교점을 \(Q(\beta, 0)\)이라고 하자.
• \(\alpha\)와 \(\beta\)는 이차방정식 \(f(x) = 0\)의 해이다.

3-ⅰ <제시문 2>에 주어진 \(\alpha, \beta\)를 \(q, r\)에 대한 식으로 나타내고, 그 이유를 논하시오.  [8점]
3-ⅱ <제시문 2>를 만족시키는 모든 순서쌍 \((A, B, C)\)와 각각의 순서쌍에 대해 \(p\)의 값이 최소가 되도록 하는 순서쌍 \((p, q, r)\)를 찾고, 그 이유를 논하시오.  [12점]
3-ⅲ <제시문 2>에서 직선 \(PR\)와 곡선 \(y = g(x)\) 및 \(x\)축(\(x \le 0\))으로 둘러싸인 도형의 넓이의 최솟값을 구하고, 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [3-ⅰ] 접선·법선의 절편 도출, [3-ⅱ] 정수조건 판별식 분석, [3-ⅲ] 둘러싸인 영역의 정적분 최솟값 계산 과정을 논술하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 1]
2024학년도 기출
다음 <제시문 1>과 <제시문 2>를 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅳ]를 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (40점)

<제시문 1> 미분가능한 함수 \(f(x)\)가 \(x = a\)에서 극값을 가지면 \(f'(a) = 0\)이다.

<제시문 2> 함수 \(A(x), B(x), C(x), D(x)\)가 다음과 같이 정의된다. \[ A(x) = x^3 - 3x^2 + 2x + 8, \quad B(x) = -x^4 + 8x^3 - 22x^2 + 25x + 13, \quad C(x) = x, \quad D(x) = -x^2 + 6x \] 두 함수 \(f(x)\)와 \(g(x)\)는 실수 전체의 집합에서 미분가능하고, \(0 < x < 3.5\)인 모든 \(x\)에 대해 다음 부등식을 만족한다. \[ A(x) \le f(x) \le B(x), \quad C(x) \le g(x) \le D(x) \]

1-ⅰ <제시문 2>에서 \(0 < x < 3.5\)인 모든 \(x\)에 대해 부등식 \(g(x) \le f(x)\)가 성립하는 이유를 논하시오.  [6점]
1-ⅱ <제시문 2>에서 \(f(1) = 8\)일 때, \(f'(1)\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [8점]
1-ⅲ 실수 \(a\)와 <제시문 2>의 함수 \(f(x), g(x)\)에 대하여 다음의 극한값 \(\displaystyle \lim_{h \to 0} \frac{f(a+3h) - g(a+5h)}{h}\) 이 존재한다고 하자. 이때, \(a\)의 값과 극한값을 구하고 그 이유를 논하시오. (단, \(0 < a < 3.5\))  [12점]
1-ⅳ 실수 \(b\)와 <제시문 2>의 함수 \(f(x), g(x)\)에 대하여 다음의 극한값 \(\displaystyle \lim_{h \to 0} \frac{f(b+4h) - g(b-3h) - 22}{h}\) 이 존재한다고 하자. 이때, 가능한 \(b\)의 값과 극한값을 모두 구하고 그 이유를 논하시오. (단, \(0 < b < 3.5\))  [14점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [1-ⅰ] 함수 대소관계 논증, [1-ⅱ] 극소점 미분계수 판정, [1-ⅲ]·[1-ⅳ] 도함수 정의를 활용한 극한값 도출 과정을 서술하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 2]
2024학년도 기출
다음 <제시문 1>과 <제시문 2>를 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 자연수 \(n\)에 대하여, 수열 \(\{t_n\}\)을 다음과 같이 정의하자. \(n\)이 홀수일 때 \(t_n = 3\)이고, \(n\)이 짝수일 때 \(t_n = 4\)이다. 점 \(P_0(-1, 0)\)에서 그은 기울기가 \(\tan\left(\frac{t_1 \pi}{12}\right)\)인 직선이 원 \(x^2 + y^2 = 1\)과 다시 만나는 점을 \(P_1\)이라 하자. 자연수 \(n\)에 대하여, 점 \(P_n\)에서 그은 기울기가 \(\tan\left(\frac{t_{n+1}\pi}{12}\right)\)인 직선이 원 \(x^2 + y^2 = 1\)과 다시 만나는 점을 \(P_{n+1}\)이라 하자. 만약 이 직선이 원과 접할 경우, \(P_{n+1} = P_n\)이다.

<제시문 2> 음이 아닌 정수 \(n\)에 대하여, \(A(n)\)을 삼각형 \(P_n P_{n+1} P_{n+2}\)의 넓이라 하자. (단, 세 점 \(P_n, P_{n+1}, P_{n+2}\) 중에서 두 점이 서로 일치할 경우, \(A(n) = 0\)이다.)

2-ⅰ \(0 \le n \le 7\)인 정수 \(n\)에 대하여 호 \(P_n P_{n+2}\)의 길이가 항상 일정함을 보이고, 그 값을 구하시오. (단, 호 \(P_n P_{n+2}\)는 두 점 \(P_n, P_{n+2}\)에 의하여 나누어지는 원 \(x^2 + y^2 = 1\)의 두 부분 중 길이가 짧은 것으로 한다.)  [10점]
2-ⅱ 점 \(P_{2024}\)의 좌표를 구하고, 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅲ <제시문 2>에 주어진 \(A(n)\)의 최댓값을 구하고, 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [2-ⅰ] 원주각과 중심각을 이용한 호의 길이 증명, [2-ⅱ] 점열의 24주기성 분석, [2-ⅲ] 지름을 밑변으로 하는 삼각형의 최대 넓이 유도 과정을 서술하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 3]
2024학년도 기출
다음 <제시문 1> ~ <제시문 3>을 읽고 [문제 3-ⅰ] ~ [문제 3-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 이차방정식 \(ax^2 + bx + c = 0\)의 두 근을 \(\alpha, \beta\)라고 하면 \(\displaystyle \alpha + \beta = -\frac{b}{a}, \quad \alpha\beta = \frac{c}{a}\)이다.

<제시문 2> 함수 \(f(x)\)가 미분가능하고 \(f'(a) = 0\)일 때, \(x = a\)의 좌우에서 \(f'(x)\)의 부호가
• 양에서 음으로 바뀌면, \(f(x)\)는 \(x = a\)에서 극대이고, 극댓값 \(f(a)\)를 갖는다.
• 음에서 양으로 바뀌면, \(f(x)\)는 \(x = a\)에서 극소이고, 극솟값 \(f(a)\)를 갖는다.

<제시문 3> 정수 계수를 가지는 다항함수 \(f(x)\)와 \(g(x)\)가 다음과 같이 정의된다. \[ f(x) = px^2 + qx + r, \quad g(x) = x^3 + Ax^2 + Bx + C \]

3-ⅰ <제시문 3>에서 \(f(x) = g'(x)\)이고 \(S_n = f(n)\)이 어떤 등차수열 \(a_1, a_2, a_3, \dots\)의 첫째항부터 제\(n\)항까지의 합이라고 한다. 실수 전체의 집합에서 미분가능한 함수 \(y = h(x)\)가 다음의 조건을 만족시킬 때,
• \(0 \le x \le 6\)에서 \(h(x) = g(x)\)
• 모든 실수 \(x\)에 대하여 \(h(x+6) = h(x) + h(6)\)
정적분 \(\displaystyle \int_0^8 h(x)dx\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
3-ⅱ <제시문 3>에서 \(A = q, B = p, C = r\) (\(p, q, r \ne 0\))이라 하자. 이차방정식 \(f(x) = 0\)의 두 실근 \(\alpha, \beta\) (\(\alpha < \beta\))가 모두 삼차방정식 \(g(x) = 0\)의 해일 때, 정적분 \(\displaystyle \int_\alpha^\beta |f(x) - g(x)|dx\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
3-ⅲ <제시문 3>에서 \(C < 0\)이고 \(A, B\)가 이차방정식 \(x^2 + 9C = 0\)의 두 근일 때, 삼차함수 \(y = g(x)\)는 다음 조건을 만족시킨다.
• 함수 \(y = g(x)\)가 극값을 가지고, 극댓값은 양수이고 극솟값은 음수이다.
• 함수 \(y = g(x)\)의 극댓값과 극솟값의 차는 \(24\sqrt{6}\)이다.
이때, \(A\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [3-ⅰ] 등차수열 합 계수결정 및 구간 분할 정적분, [3-ⅱ] 정수근 조건과 절대값 정적분, [3-ⅲ] 삼차함수 극값차 공식 유도 과정을 서술하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 1]
2023학년도 기출
다음 <제시문 1>과 <제시문 2>를 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 함수 \(f(x)\)가 닫힌구간 \([a, b]\)에서 연속이고, \(F'(x) = f(x)\)일 때 다음이 성립한다. \[ \int_a^b f(x)dx = [F(x)]_a^b = F(b) - F(a) \]

<제시문 2> 닫힌구간 \([\alpha, \beta]\)에서 정의된 연속확률변수 \(X\)의 확률밀도함수 \(f(x)\)는 다음 성질을 만족한다.
(가) 모든 \(x \in [\alpha, \beta]\)에 대하여 \(f(x) \ge 0\)이다.
(나) \(\displaystyle \int_\alpha^\beta f(x)dx = 1\)
(다) \(\alpha \le a \le b \le \beta\)인 실수 \(a, b\)에 대하여 \(\displaystyle P(a \le X \le b) = \int_a^b f(x)dx\)
(라) 확률변수 \(X\)의 기댓값 \(E(X)\)는 \(\displaystyle E(X) = \int_\alpha^\beta x f(x)dx\)이다.

1-ⅰ 정적분 \(\displaystyle \int_{-1}^1 (x-c)^2 dx\)의 값을 구하시오. (단, \(c\)는 실수)  [8점]
1-ⅱ 양수 \(a, b, c\)에 대하여 닫힌구간 \([-1, 1]\)에서 정의된 연속확률변수 \(X\)의 확률밀도함수 \(f(x) = a(x-b)^2 + c\)가 주어져 있다. \(E(X) = 0\)일 때, \(f(x)\)의 최댓값과 최솟값의 차를 \(c\)에 대한 식으로 나타내시오.  [10점]
1-ⅲ 닫힌구간 \([-1, 1]\)에서 정의된 연속확률변수 \(Y\)의 확률밀도함수 \(g(x) = p(x-q)^2 + r\) (\(p, q, r\)은 양수)에 대하여 분산 \(V(Y) \le \frac{1}{3}\)임을 보이고, 등호가 성립할 조건을 구하시오.  [12점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [1-ⅰ] 정적분 계산, [1-ⅱ] 기댓값 조건에 따른 대칭축 결정 및 최대·최소 차, [1-ⅲ] 분산의 부등식 증명 과정을 논리적으로 서술하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 2]
2023학년도 기출
다음 <제시문 1> ~ <제시문 3>을 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅳ]를 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (35점)
삼차곡선과 접선 기하

<제시문 1> 좌표평면 위의 두 점 \(A(x_1, y_1), B(x_2, y_2)\) 사이의 거리는 \(\overline{AB} = \sqrt{(x_2-x_1)^2 + (y_2-y_1)^2}\)이다.

<제시문 2> 곡선 \(y = f(x)\) 위의 점 \((a, f(a))\)에서의 접선의 방정식은 \(y = f'(a)(x-a) + f(a)\)이다.

<제시문 3> 오른쪽 그림과 같이 좌표평면 위의 곡선 \(y = x^3 - 3x\) 위의 점 \(A(t, t^3-3t)\) (\(t > 0\))에서의 접선이 곡선과 다시 만나는 점을 \(B\)라 하자. 선분 \(AB\)의 수직이등분선이 곡선과 만나는 점 중 \(x\)좌표가 가장 큰 점을 \(C\)라 하고, 점 \(C\)의 \(x\)좌표를 \(u(t)\)라 하자.

2-ⅰ 점 \(B\)의 좌표를 \(t\)에 대한 식으로 나타내시오.  [8점]
2-ⅱ 선분 \(AB\)의 수직이등분선의 방정식을 \(t\)에 대한 식으로 나타내시오.  [9점]
2-ⅲ \(t \to \infty\)일 때 \(\displaystyle \lim_{t \to \infty} \frac{u(t)}{t}\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [9점]
2-ⅳ \(t \to 0^+\)일 때 \(\displaystyle \lim_{t \to 0^+} u(t)\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [9점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [2-ⅰ] 접선과 삼차곡선의 연립, [2-ⅱ] 수직이등분선 방정식 유도, [2-ⅲ] 최고차항 비교 극한, [2-ⅳ] 사잇값 정리 및 근의 극한을 서술하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 3]
2023학년도 기출
다음 <제시문 1> ~ <제시문 3>을 읽고 [문제 3-ⅰ] ~ [문제 3-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (35점)
직각삼각형과 정사각형 점열

<제시문 1> 자연수 \(n\)에 대한 명제 \(p(n)\)이 모든 자연수 \(n\)에 대하여 성립함을 증명하려면 다음 두 가지를 보이면 된다.
(a) \(n = 1\)일 때 명제 \(p(n)\)이 성립한다.
(b) \(n = k\)일 때 명제 \(p(n)\)이 성립한다고 가정하면 \(n = k+1\)일 때에도 명제 \(p(n)\)이 성립한다.

<제시문 2> 삼각함수 사이에는 \(\tan\theta = \frac{\sin\theta}{\cos\theta}, \; \sin^2\theta + \cos^2\theta = 1\)이 성립한다.

<제시문 3> 삼각형 \(ABC\)는 \(\angle ACB = 90^\circ\)이고 \(\angle ABC = \theta\)인 직각삼각형이다. 오른쪽 그림과 같이 삼각형 \(ABC\)의 내부에 정사각형 \(R_1, R_2, R_3, \dots\)을 계속해서 만들어 나간다. 이때 정사각형 \(R_n\)의 넓이를 \(s_n\)이라고 하자. \(2\) 이상인 자연수 \(n\)에 대하여 이와 같이 정의된 정사각형 \(R_1, R_2, \dots, R_n\) 중에서, 모든 홀수 번째 정사각형의 넓이의 합을 \(P_n\)이라 하고 모든 짝수 번째 정사각형의 넓이의 합을 \(Q_n\)이라 하자. (단, 정사각형 \(R_1\)의 한 변의 길이는 \(1\)이다.)

3-ⅰ <제시문 3>에서 정의된 수열 \(\{s_n\}\)과 \(t = \tan\theta\)에 대해, 일반항 \(s_n\)을 \(n\)과 \(t\)에 대한 식으로 표현하고 그 이유를 논하시오.  [8점]
3-ⅱ <제시문 3>에서 \(\theta = \frac{\pi}{3}\)일 때, \(\displaystyle \frac{P_{2023}}{Q_{2023}} + \frac{Q_{2021}}{P_{2021}}\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
3-ⅲ <제시문 3>에서 정의된 \(2023\)개의 정사각형 중에서, \(1012\)개의 홀수 번째 정사각형 넓이의 평균값 \(\frac{P_{2023}}{1012}\)과 \(1011\)개의 짝수 번째 정사각형 넓이의 평균값 \(\frac{Q_{2023}}{1011}\)의 대소관계를 수학적 귀납법과 [문제 3-ⅱ]를 이용하여 판단하고, 그 이유를 논하시오.  [12점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [3-ⅰ] 닮음비와 공비 도출, [3-ⅱ] 등비수열 합 분수식 정리 및 삼각비 대입, [3-ⅲ] 귀납적 대소관계 증명을 명확하게 서술하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 1]
2023학년도 기출
다음 <제시문 1> ~ <제시문 3>을 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 첫째항부터 차례대로 일정한 수를 더하여 만든 수열을 등차수열이라 하며, 그 일정한 수를 공차라고 한다. 공차가 \(d\)인 등차수열 \(\{a_n\}\)에서 제\(n\)항에 공차 \(d\)를 더하면 제\((n+1)\)항이 되므로 \(a_{n+1} = a_n + d\) (\(n = 1, 2, 3, \dots\))이다.

<제시문 2> 첫째항부터 차례대로 일정한 수를 곱하여 만든 수열을 등비수열이라 하며, 그 일정한 수를 공비라고 한다. 공비가 \(r\) (\(r \ne 0\))인 등비수열 \(\{a_n\}\)에서 제\(n\)항에 공비 \(r\)를 곱하면 제\((n+1)\)항이 되므로 \(a_{n+1} = r a_n\) (\(r \ne 0, n = 1, 2, 3, \dots\))이다.

<제시문 3> 세 개의 정수로 이루어진 순서쌍의 집합 \(M\)을 다음과 같이 정의하자. \[ M = \{(a, b, c) \mid a, b, c\text{는 정수이고 } 1 \le |a|, |b|, |c| \le 100\} \] 이때, 집합 \(M\)의 원소의 개수는 \(200^3\)이다.

1-ⅰ 삼각형의 세 변의 길이 \(a, b, c\)가 \(a \le b \le c \le 100\)인 정수이고, 공차가 음이 아닌 정수인 등차수열을 이룰 때, 가능한 삼각형의 개수를 구하고 그 이유를 논하시오.  [8점]
1-ⅱ 삼각형의 세 변의 길이 \(a, b, c\)가 \(a \le b \le c \le 100\)인 정수이고, 공비가 \(1\) 이상인 등비수열을 이룰 때, 가능한 삼각형의 개수를 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
1-ⅲ 집합 \(M\)의 원소 \((a, b, c)\) 중에서 \(a, b, c\)가 이 순서대로 등차수열을 이루는 순서쌍의 개수를 \(N_1\)이라 하고, \(a, b, c\)가 이 순서대로 등비수열을 이루는 순서쌍의 개수를 \(N_2\)라 하자. 이때 \(N_1\)과 \(N_2\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [12점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [1-ⅰ] 삼각형 부등식과 등차수열 합 계산, [1-ⅱ] 유리수 공비의 기약분수 분석, [1-ⅲ] 격자점 등차중항·등비중항 경우의 수를 서술하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 2]
2023학년도 기출
다음 <제시문 1>과 <제시문 2>를 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 모든 실수 \(x\)에 대하여 다음이 성립한다. \[ \cos\left(x + \frac{\pi}{2}\right) = -\sin x, \quad \cos(x + \pi) = -\cos x, \quad \cos\left(x + \frac{3\pi}{2}\right) = \sin x, \quad \cos(x + 2\pi) = \cos x \]

<제시문 2> 모든 실수 \(x\)에 대하여 다음이 성립한다. \[ \cos^2 x + \sin^2 x = 1 \]

2-ⅰ 방정식 \(\displaystyle 4\cos\left(x + \frac{n\pi}{2}\right) = 1\)이 \(0 < x < \frac{\pi}{4}\)에서 해를 갖도록 하는 \(2023\) 이하의 자연수 \(n\)의 개수를 구하고 그 이유를 논하시오.  [4점]
2-ⅱ 방정식 \(\displaystyle 6\cos^2\left(x + \frac{m\pi}{2}\right) + \cos\left(x + \frac{n\pi}{2}\right) = 5\)가 \(0 < x < \frac{\pi}{4}\)에서 해를 갖도록 하는 순서쌍 \((m, n)\)의 개수를 구하고 그 이유를 논하시오. (단, \(m, n\)은 \(23\) 이하인 자연수이다.)  [14점]
2-ⅲ 방정식 \(\displaystyle 8\cos^4\left(x + \frac{n\pi}{2}\right) - 7\cos^2\left(x + \frac{n\pi}{2}\right) + 3\cos\left(x + \frac{n\pi}{2}\right) = 1\)이 \(0 < x < \frac{\pi}{4}\)에서 해를 갖도록 하는 \(2023\) 이하의 자연수 \(n\)의 개수를 구하고 그 이유를 논하시오.  [12점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [2-ⅰ] 삼각함수의 주기 및 치환 범위 판정, [2-ⅱ] 이차식 치환 인수분해 및 순서쌍 경우의 수, [2-ⅲ] 사차함수 도함수 증감표와 실근 존재성 증명을 서술하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 3]
2023학년도 기출
다음 <제시문 1>과 <제시문 2>를 읽고 [문제 3-ⅰ] ~ [문제 3-ⅳ]를 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (40점)
삼차함수와 동경 둘러싸인 넓이

<제시문 1> 상수 \(a, b, c, d\)에 대하여 삼차함수 \(f(x) = ax^3 + bx^2 + cx + d\)가 있다. (단, \(a, d\)는 양수) 실수 \(t\)와 양수 \(h\)에 대해 원점 \(O\)와 두 점 \(P(t, f(t)), Q(t+h, f(t+h))\)를 각각 잇는 선분 \(OP, OQ\)가 있다. 오른쪽 그림과 같은 방식으로 \(y = f(x)\)의 그래프의 점 \(P\)에서 점 \(Q\)까지의 부분과 선분 \(OP, OQ\)로 둘러싸인 도형의 넓이를 \(p(h)\)라 하고 \(\displaystyle A(t) = \lim_{h \to 0^+} \frac{p(h)}{h}\)라 하자.

<제시문 2> <제시문 1>에서 정의된 함수 \(A(t)\)가 다음 조건을 모두 만족한다.
(가) 방정식 \(A(t) = 0\)이 두 개의 실근 \(\alpha\)와 \(\beta\)만을 갖는다. (단, \(\alpha < \beta\))
(나) 함수 \(A(t)\)는 \(t = \beta\)에서 미분가능하지 않다.
(다) 함수 \(A(t)\)는 극댓값 \(16\)을 갖는다.
(라) \(\displaystyle \int_0^{2\beta} A(t)dt = 38\)이다.

3-ⅰ 정적분 \(\displaystyle \int_0^1 f(x)dx\)의 값을 \(a, b, c, d\)에 대한 식으로 나타내시오.  [2점]
3-ⅱ <제시문 1>에서 정의된 함수 \(A(t)\)에 대하여 \(\displaystyle A(t) = \frac{1}{2}|tf'(t) - f(t)|\)임을 논하시오.  [20점]
3-ⅲ <제시문 2>의 조건을 이용하여 상수 \(a, b, d\)와 두 실근 \(\alpha, \beta\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [14점]
3-ⅳ \(\displaystyle \int_0^1 f(x)dx = 23\)일 때, 상수 \(c\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [4점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [3-ⅰ] 정적분 다항식 표현, [3-ⅱ] 삼각형과 사다리꼴 넓이 극한을 통한 \(A(t)\) 도출, [3-ⅲ] 미분불가능 조건 및 적분 연립방정식 해석, [3-ⅳ] 계수 산출 과정을 서술하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 1]
2022학년도 기출
다음 <제시문 1> ~ <제시문 3>을 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 첫째항에 차례로 일정한 수를 더하여 얻어진 수열을 등차수열이라 하고, 그 일정한 수를 공차라고 한다. 그리고, 첫째항에 차례로 일정한 수를 곱하여 얻어진 수열을 등비수열이라 하고, 그 일정한 수를 공비라고 한다.

<제시문 2> 자연수의 거듭제곱의 합은 다음의 등식으로 구할 수 있다.
(ⅰ) \(1+2+3+\cdots+n = \sum_{k=1}^n k = \frac{n(n+1)}{2}\)
(ⅱ) \(1^2+2^2+3^2+\cdots+n^2 = \sum_{k=1}^n k^2 = \frac{n(n+1)(2n+1)}{6}\)

<제시문 3> 수열 \(\{a_n\}\)을 오른쪽과 같이 삼각형 모양으로, 가장 위 꼭짓점에서부터 출발하여 왼쪽에서 오른쪽으로, \(k\)번째 줄에는 \(k\)개씩 배열하자. 그리고 모든 양의 정수 \(n\)에 대하여, 이 수열의 첫째항부터 제\(n\)항까지의 합을 \(S_n\)이라고 한다. \[ \begin{matrix} a_1 \\ a_2 & a_3 \\ a_4 & a_5 & a_6 \\ a_7 & a_8 & a_9 & a_{10} \\ a_{11} & a_{12} & a_{13} & a_{14} & a_{15} \\ \vdots \end{matrix} \]

1-ⅰ <제시문 3>에서 모든 양의 정수 \(n\)에 대하여 \(S_n = n^2+n+1\)일 때, 삼각형의 위 꼭짓점에서부터 50번째 줄까지 각 줄의 가장 오른쪽에 배열되는 수들의 합을 구하고, 그 이유를 논하시오.  [10점]
1-ⅱ <제시문 3>에서 수열 \(\{a_n\}\)을 삼각형 모양으로 배열할 때, 짝수번째 줄의 배열은 역순으로 하자. 예를 들어, 두 번째 줄은 \(a_2 a_3\)이 아니라 \(a_3 a_2\)로 재배열하고, 네 번째 줄은 \(a_7 a_8 a_9 a_{10}\)이 아니라 \(a_{10} a_9 a_8 a_7\)로 재배열한다. [문제 1-ⅰ]에서와 같이 모든 양의 정수 \(n\)에 대하여 \(S_n = n^2+n+1\)일 때, 삼각형의 위 꼭짓점에서부터 50번째 줄까지 각 줄의 가장 오른쪽에 배열되는 수들의 합을 구하고, 그 이유를 논하시오.  [10점]
1-ⅲ <제시문 3>에서 모든 양의 정수 \(n\)에 대하여 \(S_n = 2^n\)이고, 수열 \(\{a_n\}\)을 삼각형 모양으로 배열할 때, [문제 1-ⅱ]에서와 같이 짝수번째 줄의 배열은 역순으로 하자. 이때 삼각형의 위 꼭짓점에서부터 50번째 줄까지 각 줄의 가장 오른쪽에 배열되는 수들의 곱을 구하고, 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [1-ⅰ] Sn-Sn-1을 통한 일반항 an 도출 및 군수열 마지막 항 합 계산, [1-ⅱ] 짝수줄 역순 배열에 따른 마지막 항 번호 및 홀/짝 분할 합, [1-ⅲ] 등비수열 합에서의 an 및 지수법칙 거듭제곱 합 계산 과정을 논리적으로 서술하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 2]
2022학년도 기출
다음 <제시문 1>과 <제시문 2>를 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅳ]를 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> (ⅰ) 함수 \(f(x)\)를 다음과 같이 정의하자. \[ f(x) = \begin{cases} -x^2 - x & (x \le 0) \\ x^2 - x & (x > 0) \end{cases} \] (ⅱ) 함수 \(g(x)\)를 다음과 같이 정의하자. \(g(0)=0\)이며, 0이 아닌 실수 \(b\)에 대하여, 곡선 \(y=f(x)\) 위의 점 \((b, f(b))\)에서의 접선이 접점을 제외한 곡선 \(y=f(x)\)와 다시 만나는 점의 \(x\)좌표를 \(g(b)\)로 한다.
(ⅲ) 함수 \(h(x)\)를 함수 \(g(x)\)의 역함수로 정의하자.

<제시문 2> (ⅰ) \(x_0 = 1\)로 놓고, 양의 정수 \(n\)에 대하여 \(x_{n+1} = h(x_n)\)으로 정의하자.
(ⅱ) 음이 아닌 정수 \(n\)에 대하여 \(y_n = f(x_n)\)으로 정의하고, 점 \(P_n\)을 \((x_n, y_n)\)으로 놓자.
(ⅲ) 음이 아닌 정수 \(n\)에 대하여, 점 \(P_n\)과 점 \(P_{n+1}\)을 잇는 직선의 방정식을 \(y = L_n(x)\)로 놓자.
(ⅳ) 음이 아닌 정수 \(n\)에 대하여, 직선 \(y = L_n(x)\)와 곡선 \(y = f(x)\)로 둘러싸인 영역의 넓이를 \(A_n\)이라고 하자.

2-ⅰ <제시문 1>에서 정의된 두 함수 \(g(x)\)와 \(h(x)\)를 모두 구하고, 그 이유를 논하시오.  [5점]
2-ⅱ 음이 아닌 정수 \(m\)에 대하여, <제시문 2>에 주어진 함수 \(L_{2m}(x)\)와 \(L_{2m+1}(x)\)의 모든 계수를 \(\alpha\)와 \(m\)에 대한 식으로 표시하고, 그 이유를 논하시오. (단, \(\alpha = 1-\sqrt{2}\))  [10점]
2-ⅲ 음이 아닌 정수 \(m\)에 대하여, <제시문 2>에 주어진 \(A_{2m}\)과 \(A_{2m+1}\)을 모두 \(\alpha\)와 \(m\)에 대한 식으로 표시하고, 그 이유를 논하시오. (단, \(\alpha = 1-\sqrt{2}\))  [10점]
2-ⅳ 음이 아닌 정수 \(m\)에 대하여, \(\frac{A_{2m+1}}{A_{2m}}\)의 값을 구하고, \(m\)에 관계없이 항상 일정함을 논하시오.  [5점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [2-ⅰ] 접선과 이차곡선 연립을 통한 g(x), h(x) 산출, [2-ⅱ] 점화식 xn=alpha^n 및 직선 Ln(x) 계수 결정, [2-ⅲ] 구간 분할 정적분을 통한 넓이 A2m, A2m+1 유도, [2-ⅳ] 넓이 비율 상수 증명을 논리적으로 서술하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 1]
2022학년도 기출
다음 <제시문 1> ~ <제시문 3>을 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅳ]를 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> \(f(x)\)는 최고차항의 계수가 \(-1\)인 사차함수이다. 기울기가 양수이고 원점을 지나는 직선 \(L\)이 \(y=f(x)\)에 두 점 \((a, f(a))\)와 \((b, f(b))\)에 접한다. 그리고 \(L\)과 평행인 직선이 \(y=f(x)\)와 \((c, f(c))\)에 접한다. (단, \(a, b, c\)는 \(0 < a < c < b\)를 만족하는 실수이다.)

<제시문 2> <제시문 1>에서 주어진 함수 \(f(x)\)와 \(a, b, c\)에 대하여 \(c < x < b\)를 만족하며 \(f'(x)\)가 최대가 되게 하는 \(x\)의 값을 \(d\)라 하자.

<제시문 3> <제시문 1>에서 주어진 함수 \(f(x)\)와 \(a, b, c\)에 대하여 두 점 \((c, f(c))\)와 \((b, f(b))\)를 잇는 직선이 \(y=f(x)\)와 만나는 점을 \((e, f(e))\)라 하자. (단, \(e\)는 \(c < e < b\)를 만족하는 실수이다.)

1-ⅰ <제시문 1>에서 주어진 \(c\)를 \(a, b\)로 표현하고 그 이유를 논하시오.  [5점]
1-ⅱ <제시문 2>에서 주어진 \(d\)를 \(a, b\)로 표현하고 그 이유를 논하시오.  [5점]
1-ⅲ <제시문 3>에서 주어진 \(e\)를 \(a, b\)로 표현하고 그 이유를 논하시오.  [15점]
1-ⅳ <제시문 1> ~ <제시문 3>에서 주어진 \(a, b, d, e\)에 대해 \(\frac{e-d}{b-a}\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [5점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [1-ⅰ] 공통접선 차분함수 g(x)=-(x-a)^2(x-b)^2 대칭성 및 g'(c)=0, [1-ⅱ] f''(x)=0 변곡점 조건 d 도출, [1-ⅲ] 할선과 사차곡선 연립식 인수분해 및 근 e 결정, [1-ⅳ] 길이 비율 계산을 논리적으로 서술하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 2]
2022학년도 기출
다음 <제시문 1> ~ <제시문 3>을 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 함수 \(f(x)\)에서 \(x=a\)를 포함하는 어떤 열린구간에 속하는 모든 \(x\)에 대하여 \(f(x) \le f(a)\)일 때, 함수 \(f(x)\)는 \(x=a\)에서 극대라 하며, \(f(a)\)를 극댓값이라고 한다. 또한, \(x=a\)를 포함하는 어떤 열린구간에 속하는 모든 \(x\)에 대하여 \(f(x) \ge f(a)\)일 때, 함수 \(f(x)\)는 \(x=a\)에서 극소라 하며, \(f(a)\)를 극솟값이라고 한다. 극댓값과 극솟값을 통틀어 극값이라고 한다.

<제시문 2> 함수 \(f(x)\)가 닫힌구간 \([a, b]\)에서 연속이고 함수 \(F(x)\)가 \(f(x)\)의 한 부정적분일 때 다음이 성립한다. \[ \int_a^b f(x)dx = [F(x)]_a^b = F(b) - F(a) \]

<제시문 3> 임의의 실수 \(a, b, c\)에 대해, 함수 \(g(x)\)와 \(h(x)\)의 그래프는 \(y=|x|\)의 그래프를 \(x\)축의 방향으로 각각 \(a\)와 \(b\)만큼 평행이동한 것이라 하고, 함수 \(u(x)\)의 그래프는 \(y=-|x|\)의 그래프를 \(y\)축의 방향으로 \(c\)만큼 평행이동한 것이라 하자.

2-ⅰ <제시문 3>에서 \(a=1\)이고 \(c > 0\)이라고 가정하자. 두 함수 \(y = 2x(x-2)g(x)\)와 \(y = u(x-1)\)의 그래프가 서로 다른 두 개의 교점을 가질 때, 두 그래프로 둘러싸인 부분의 넓이를 구하고, 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅱ <제시문 3>에서 양의 실수 \(a\)에 대하여 함수 \(y = (x-a)g(x)\)의 역함수를 \(y = w(x)\)라고 하자. 두 곡선 \(y = (x-a)g(x)\), \(y = w(x)\) 및 직선 \(y = -x\)로 둘러싸인 부분의 넓이를 \(S(a)\)라고 할 때, \(\displaystyle \sum_{k=1}^{12} S(k)\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅲ <제시문 3>에서 고정된 실수 \(a\)에 대해 \[ \int_0^b (x-a)^2 g(x)dx = \int_0^a (x-b)^2 h(x)dx \] 가 성립할 때, 가능한 모든 \(b\)의 값의 곱을 \(a\)에 관한 식으로 나타내고 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [2-ⅰ] 평행이동 x=1 대칭성 및 접선 조건 c 산출 후 넓이 정적분, [2-ⅱ] y=x 대칭성 및 교점 방정식 근과 계수의 관계를 이용한 넓이 S(k) 합, [2-ⅲ] 정적분 등식 4차 방정식 유도 및 p(t)=0 유일 실근을 통한 세 b의 곱 계산을 논리적으로 서술하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 1]
2021학년도 기출
다음 <제시문 1> ~ <제시문 4>를 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 초점이 \((0, p)\), 준선이 \(y = -p\)인 포물선의 방정식은 다음과 같다. \[ x^2 = 4py \quad (\text{단, } p \neq 0) \]

<제시문 2> 포물선 \(x^2 = 4py\) 위의 원점이 아닌 점 \(C\)를 지나고 이 점에서의 접선에 수직인 직선이 \(y\)축과 만나는 점을 \(D\)라 한다. 또한, 점 \(C\)에서 \(y\)축에 내린 수선의 발을 \(E\)라 한다.

<제시문 3> 자연수 \(n\)에 대하여, 포물선 \(y = nx^2\) 위의 원점이 아닌 점 \(C_n\)을 지나고 이 점에서의 접선에 수직인 직선이 \(y\)축과 만나는 점을 \(D_n\)이라 한다. 또한, 점 \(C_n\)에서 \(y\)축에 내린 수선의 발을 \(E_n\)이라 한다. 이때 선분 \(D_n E_n\)의 길이를 \(a_n\)이라 한다.

<제시문 4> 포물선 \(x^2 = 4py\) 위의 원점이 아닌 점 \((a, \frac{a^2}{4p})\) (단, \(a > 0\))을 지나고 이 점에서의 접선에 수직인 직선을 \(l_a\)라 한다. 직선 \(l_a\)가 포물선 \(x^2 = 4py\)와 만나는 두 점의 \(y\)좌표의 값을 각각 \(f(a), g(a)\)라 하고, \(l_a\)가 \(x\)축과 만나는 점의 \(x\)좌표의 값을 \(h(a)\)라 한다.

1-ⅰ <제시문 2>의 점 \(D\)와 점 \(E\) 사이의 거리는, 점 \(C\)의 위치에 관계없이 항상 포물선 \(x^2 = 4py\)의 초점과 준선 사이의 거리와 같음을 보이고 그 이유를 논하시오.  [10점]
1-ⅱ <제시문 3>에서 정의된 수열 \(\{a_n\}\)에 대해서, 무한급수 \(\displaystyle \sum_{n=1}^\infty a_n a_{n+1}\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
1-ⅲ <제시문 4>에서 정의된 \(f(a), g(a), h(a)\)에 대해서, 극한 \(\displaystyle \lim_{a \to 0^+} \frac{f(a)g(a)}{a h(a)}\)의 값은 \(p\)에 관계없이 일정함을 보이고 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [1-ⅰ] 접선의 기울기 및 법선의 방정식 유도를 통한 선분 거리 증명, [1-ⅱ] 부분분수 분해 및 급수 합 계산, [1-ⅲ] 교점의 y좌표 곱과 x절편 극한값 계산 과정을 논리적으로 서술하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 2]
2021학년도 기출
다음 <제시문 1>과 <제시문 2>를 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅳ]를 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 유리함수 \(y = \frac{2x+1}{2x+2}\)의 그래프 위의 임의의 한 점 \(P(\alpha, \beta)\)로부터 원점까지 이르는 거리를 \(r\)이라 하자.

<제시문 2> 실수 \(a, b, c\)에 대하여 \((a+b+c)^2 = a^2+b^2+c^2+2ab+2bc+2ca\)가 성립한다.

2-ⅰ <제시문 1>의 \(\alpha, \beta\)에 대해 \(\alpha > -1\)일 때, \(\alpha - \beta\)의 최솟값과 \(\alpha < -1\)일 때, \(\alpha - \beta\)의 최댓값을 각각 구하고, 그 이유를 논하시오.  [7점]
2-ⅱ <제시문 1>의 \(\alpha, \beta, r\)에 대해 \(\alpha < -1\)일 때, \(\alpha - \beta\)를 \(r\)에 대한 식으로 나타내고, 그 이유를 논하시오.  [7점]
2-ⅲ <제시문 1>의 \(\alpha, r\), 점 \(P\), 그리고 점 \(Q(-2, 2)\)에 대해 \(\alpha < -1\)일 때, 선분 \(PQ\)의 길이를 \(r\)에 대한 식으로 나타내고, 그 이유를 논하시오.  [8점]
2-ⅳ <제시문 1>의 \(\alpha\)와 \(r\)에 대해 \(\alpha < -1\)일 때, \(\alpha\)를 한 근으로 갖는 이차방정식을 \(2x^2 + b_1 x + b_0 = 0\)이라고 하자. 이때, \(b_0, b_1\)의 값을 \(r\)에 대한 식으로 표시하고, 그 이유를 논하시오.  [8점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [2-ⅰ] 산술·기하 평균 부등식을 활용한 극값 산출, [2-ⅱ] 원점 거리 r과의 대수적 관계식 도출, [2-ⅲ] 점 P와 Q 사이의 거리식 변형, [2-ⅳ] 근과 계수의 관계 및 방정식 결정을 명확히 서술하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 1]
2021학년도 기출
다음 <제시문 1> ~ <제시문 3>을 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅳ]를 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 중심의 좌표가 \((a, b)\)이고 반지름의 길이가 \(r\)인 원의 방정식은 다음과 같다. \[ (x-a)^2 + (y-b)^2 = r^2 \]

<제시문 2> 초점이 \((0, p)\)이고 준선이 \(y = -p\)인 포물선의 방정식은 다음과 같다. \[ x^2 = 4py \quad (\text{단, } p \neq 0) \]

<제시문 3> 원 \(C: (x-12)^2 + (y-\frac{15}{2})^2 = 36\) 위의 임의의 점을 \(A\), 포물선 \(P: y = x^2\) 위의 임의의 점을 \(B\)라고 하자.

1-ⅰ <제시문 3>에서 원 \(C\)의 중심과 점 \(B\) 사이의 거리가 항상 원 \(C\)의 반지름보다 큼을 보이고 그 이유를 논하시오.  [6점]
1-ⅱ <제시문 3>의 두 점 \(A, B\) 사이의 거리가 최소가 되도록 하는 점 \(A\)와 점 \(B\)를 구하고 그 이유를 논하시오.  [8점]
1-ⅲ 문항 [문제 1-ⅱ]에서 구한 점 \(B\)에서 <제시문 3>의 원 \(C\)에 그은 두 접선의 방정식을 구하고 그 이유를 논하시오.  [8점]
1-ⅳ 문항 [문제 1-ⅲ]에서 구한 두 접선이 이루는 각의 크기를 \(\theta\) (단, \(0 < \theta \le \frac{\pi}{2}\))라고 할 때, \(\sin\theta\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [8점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [1-ⅰ] 거리 함수 미분을 통한 최솟값 산출 및 반지름 비교, [1-ⅱ] 중심과 포물선 점의 법선 조건, [1-ⅲ] 점 B에서의 접선 방정식, [1-ⅳ] 삼각함수 배각공식 및 사인값 유도를 논리적으로 서술하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 2]
2021학년도 기출
다음 <제시문 1> ~ <제시문 4>를 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅴ]를 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 두 함수 \(f(x), g(x)\)가 닫힌구간 \([a, b]\)에서 연속일 때, 두 곡선 \(y=f(x), y=g(x)\) 및 두 직선 \(x=a, x=b\)로 둘러싸인 도형의 넓이 \(S\)는 다음과 같다. \[ S = \int_a^b |f(x)-g(x)|dx \]

<제시문 2> 실수 \(e\)를 \(e = \lim_{x \to 0} (1+x)^{1/x}\)로 정의한다.

<제시문 3> 함수 \(f(x), g(x)\)에서 \(\lim_{x \to a} f(x) = L, \lim_{x \to a} g(x) = M\) (\(L, M\)은 실수)일 때, \(a\)에 가까운 모든 실수 \(x\)에서 함수 \(h(x)\)가 \(f(x) \le h(x) \le g(x)\)이고 \(L = M\)이면 \(\lim_{x \to a} h(x) = L\)이다.

<제시문 4> 곡선 \(y = \frac{1}{x}\) (단, \(x > 0\)), 직선 \(x = 1\), 직선 \(y = \frac{1}{a}\)로 둘러싸인 영역의 넓이를 \(f(a)\)라 한다. 직선 \(x = 1\), 직선 \(x = a\), 직선 \(y = \frac{1}{a}\), 직선 \(y = 0\)으로 둘러싸인 영역의 넓이를 \(g(a)\)라 한다. 함수 \(h\)를 \(h(a) = f(a) - g(a)\)라 정의한다. (단, \(a > 1\))

2-ⅰ <제시문 4>에서 정의된 \(h(a)\)를 \(a\)에 관한 식으로 표현하고 그 이유를 논하시오.  [5점]
2-ⅱ <제시문 4>에서 정의된 \(h(a)\)의 최솟값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [6점]
2-ⅲ <제시문 4>에서 정의된 \(h(a)\)에 대하여, 극한 \(\displaystyle \lim_{a \to 1^+} \frac{h(a)}{a-1}\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오. (단, 로피탈의 정리는 사용할 수 없음)  [6점]
2-ⅳ <제시문 4>에서 정의된 \(h(a)\)가 \(a > 1\)에서 부등식 \(h(a) < 2\sqrt{a}\)를 만족함을 보이고 그 이유를 논하시오.  [6점]
2-ⅴ <제시문 4>에서 정의된 \(h(a)\)에 대하여, 극한 \(\displaystyle \lim_{a \to \infty} \frac{h(a)}{a}\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오. (단, 로피탈의 정리는 사용할 수 없음)  [7점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [2-ⅰ] 적분을 통한 넓이 f(a), g(a) 및 h(a) 도출, [2-ⅱ] h'(a)=0 판별과 극솟값 증명, [2-ⅲ] 자연로그 e의 정의를 이용한 미분계수 극한, [2-ⅳ] 보조함수 차를 이용한 부등식 증명, [2-ⅴ] 조임정리를 활용한 극한값 도출을 논리적으로 서술하시오.
📝 [자연계열 3교시 / 문제 1]
2021학년도 기출
다음 <제시문 1>과 <제시문 2>를 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅳ]를 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 두 함수 \(f(x)\)와 \(g(x)\)가 닫힌구간 \([a, b]\)에서 연속일 때, 두 곡선 \(y=f(x), y=g(x)\) 및 두 직선 \(x=a, x=b\)로 둘러싸인 도형의 넓이 \(S\)는 다음과 같다. \[ S = \int_a^b |f(x)-g(x)|dx \]

<제시문 2> 곡선 \(E: y = -x^2+4\) (단, \(x \ge 0, y \ge 0\))가 \(x\)축과 만나는 점을 \(P\), \(y\)축과 만나는 점을 \(Q\)라고 하고, 곡선 \(E\) 및 \(x\)축과 \(y\)축으로 둘러싸인 도형을 \(D\)라고 하자. 또한 원점 \(O\)를 포함하는 선분 \(OP\) 위의 임의의 점을 \(A\), 선분 \(OQ\) 위의 임의의 점을 \(B\)라고 하자.

1-ⅰ <제시문 2>의 두 점 \(A\)와 \(B\)를 지나고 도형 \(D\)의 넓이를 이등분하는 직선 중 원점 \(O\)와의 거리가 가장 가까운 직선 \(l_1\)과 가장 먼 직선 \(l_2\)의 방정식을 각각 구하고 그 이유를 논하시오.  [8점]
1-ⅱ 문항 [문제 1-ⅰ]에서 구한 직선 \(l_1\) 위의 점 중에서 원점 \(O\)와의 거리가 최소인 점을 \(C_1\), 직선 \(l_2\) 위의 점 중에서 원점 \(O\)와의 거리가 최소인 점을 \(C_2\)라고 할 때, 삼각형 \(OC_1C_2\)의 넓이를 구하고 그 이유를 논하시오.  [7점]
1-ⅲ 포물선 \(y = -x^2+4\)를 \(x\)축 방향으로 \(m\)만큼, \(y\)축 방향으로 \(n\)만큼 평행이동하였더니 문항 [문제 1-ⅰ]에서 구한 직선 \(l_1\)과 \(l_2\)에 동시에 접하는 포물선 \(F\)를 얻게 되었다. 이때 상수 \(m, n\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [7점]
1-ⅳ 문항 [문제 1-ⅲ]에서 구한 포물선 \(F\) 및 문항 [문제 1-ⅰ]에서 구한 직선 \(l_1\)과 \(l_2\)로 둘러싸인 도형의 넓이를 구하고 그 이유를 논하시오.  [8점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [1-ⅰ] 적분 넓이 16/3의 절반(8/3)을 이용한 삼각형 절편 관계식 및 점과 직선 거리 극값, [1-ⅱ] 원점 수선의 발 좌표 및 삼각형 넓이, [1-ⅲ] 두 접선 연립 판별식=0을 통한 평행이동량 결정, [1-ⅳ] 포물선과 직선 둘러싸인 정적분 계산을 논리적으로 서술하시오.
📝 [자연계열 3교시 / 문제 2]
2021학년도 기출
다음 <제시문 1>과 <제시문 2>를 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅳ]를 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> (ⅰ) 두 함수 \(f(x)\)와 \(g(x)\)를 다음과 같이 정의하자. \[ f(x) = \begin{cases} 2x^2+4x+3 & (x \le 0) \\ \frac{1}{x}+2 & (x > 0) \end{cases}, \quad g(x) = x+3 \] (ⅱ) 두 함수 \(y=f(x)\)와 \(y=g(x)\)의 그래프를 좌표평면에 그렸을 때 나타나는 세 교점을 왼쪽부터 차례대로 \(Q_1, Q_2, Q_3\)이라고 하자.
(ⅲ) 함수 \(h(x)\)를 \(h(x) = \begin{cases} f(x) & (f(x) < g(x)) \\ g(x) & (f(x) \ge g(x)) \end{cases}\)로 정의하자. 이때, \(0 < t < 1\)인 실수 \(t\)에 대하여 직선 \(y=t(x+3)\)과 곡선 \(y=h(x)\)의 교점의 개수를 \(t\)에 대한 함수 \(k(t)\)라 하자.

<제시문 2> (ⅰ) 양의 정수 \(n\)에 대하여, 점 \((n, 0)\)에서 곡선 \(y=h(x)\)에 그은 접선 위의 접점 중 제2사분면에 있는 점을 \(P_n(\alpha_n, \beta_n)\)이라고 하고 이때의 접선을 \(l_n\)이라 하자.
(ⅱ) 직선 \(l_n\)이 \(y\)축과 만나는 점을 \(T_n\)이라고 하고, 직선 \(l_n\)이 접점 \(P_n\)을 제외한 곡선 \(y=h(x)\)와 다시 만나는 점을 \(R_n\)이라고 하자.
(ⅲ) 직선 \(l_n\), \(y\)축, 곡선 \(y=h(x)\)로 둘러싸인 영역의 넓이를 \(S_n\)이라고 하자.

2-ⅰ <제시문 1>에서 세 교점 \(Q_1, Q_2, Q_3\)의 좌표를 모두 구하고, 그 이유를 논하시오.  [6점]
2-ⅱ <제시문 1>에서 함수 \(y=h(x)\)의 그래프의 개형을 그리고, \(0 < t < 1\)인 실수 \(t\)의 범위에 따른 함수 \(k(t)\)의 값을 표로 나타내고, 그 이유를 논하시오.  [8점]
2-ⅲ <제시문 2>에서 \(\alpha_n, \beta_n\)을 각각 \(n\)에 대한 식으로 나타내고, \(\lim_{n \to \infty} \alpha_n\)과 \(\lim_{n \to \infty} \beta_n\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [8점]
2-ⅳ <제시문 2>에서 점 \(T_n\)의 \(y\)좌표, 점 \(R_n\)의 \(x\)좌표, 넓이 \(S_n\)을 각각 \(\alpha_n, \beta_n\)에 대한 식으로 나타낸 후 \(\lim_{n \to \infty} S_n\)을 구하고, 그 이유를 논하시오.  [8점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [2-ⅰ] 구간별 연립방정식 교점 도출, [2-ⅱ] h(x) 그래프 및 접선 기울기 기준 교점 개수 k(t) 분류, [2-ⅲ] (n,0)에서 그은 포물선 접점 좌표 및 극한값, [2-ⅳ] y절편, 재교점 및 적분 넓이 극한을 논리적으로 서술하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 1]
2020학년도 기출
다음 <제시문 1> ~ <제시문 3>을 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 표본공간 \(S\)에서 각각의 근원사건이 일어날 가능성이 모두 같을 때, 사건 \(A\)가 일어날 수학적 확률은 다음과 같다. \[ P(A) = \frac{n(A)}{n(S)} \]

<제시문 2> 사건 \(A\)가 일어났을 때의 사건 \(B\)의 조건부확률은 \(P(B|A) = \frac{P(A \cap B)}{P(A)}\)이다. (단, \(P(A) > 0\))

정사면체 주사위 전개도 및 투시도

<제시문 3> 오른쪽 그림과 같이 각 면에 양의 정수 1, 2, 3, 4가 쓰여진 정사면체 모양의 주사위를 던져서 밑에 깔린 숫자를 선택하자. 이때 각 숫자가 선택될 확률은 동일하다. 주사위를 10번 던져 숫자 \(n\)이 선택된 횟수를 \(a_n\)이라고 할 때, 함수 \(f(x)\)를 다음과 같이 정의한다. \[ f(x) = a_1 x^3 + a_2 x^2 + a_3 x + a_4 \] (단, \(a_1+a_2+a_3+a_4 = 10\), 각 \(a_n\)은 0 이상의 정수)

1-ⅰ <제시문 3>에서 \(f(0)\)의 값이 2일 확률을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
1-ⅱ <제시문 3>에서 함수 \(y=f(x)\)의 그래프가 직선이 아니라고 할 때, 그 위의 점 \((2, f(2))\)에서의 접선의 기울기가 100 이상일 확률을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
1-ⅲ <제시문 3>에서 함수 \(y=f(x)\)의 그래프가 직선 \(y=8\)과 적어도 한 점에서 만날 확률을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [1-ⅰ] 독립시행의 확률 계산, [1-ⅱ] 직선이 아닌 조건(a1=a2=0 여사건) 및 접선의 기울기 f'(2)>=100 만족 정수해 순서쌍 조건부확률, [1-ⅲ] 다항함수 사잇값 정리 및 교점 존재 판별을 논리적으로 서술하시오.
📝 [자연계열 1교시 / 문제 2]
2020학년도 기출
다음 <제시문 1> ~ <제시문 3>을 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 함수 \(y=f(x)\)가 \(x=a\)에서 미분가능하면 함수 \(y=f(x)\)는 \(x=a\)에서 연속이다. 그러나 그 역은 성립하지 않는다.

<제시문 2> 함수 \(f(x)\)가 구간 \([a, b]\)에서 연속이고 함수 \(F(x)\)가 \(f(x)\)의 한 부정적분일 때 다음이 성립한다. \[ \int_a^b f(x)dx = [F(x)]_a^b = F(b) - F(a) \]

<제시문 3> 양의 정수 \(n\)에 대하여, 닫힌구간 \([n\pi, (n+1)\pi]\)에서 함수 \(y=g(x)\)는 다음을 만족한다. \[ g(x) = 2^n a_n \cos(x-n\pi) + (b_n + (-1)^n)\sin(x-n\pi) \quad (\text{단, } a_n\text{과 } b_n\text{은 실수}) \] 함수 \(y=g(x)\)는 구간 \((\pi, \infty)\)에서 미분가능하며, \(\displaystyle \int_\pi^{2\pi} g(x)dx = -6\)과 \(\displaystyle \int_\pi^{3\pi} g(x)dx = -12\)를 만족한다.

2-ⅰ <제시문 3>의 함수 \(y=g(x)\)에 대하여, 상수 \(b_1\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [8점]
2-ⅱ <제시문 3>의 함수 \(y=g(x)\)에 대하여, 정적분 \(\displaystyle \int_\pi^{100\pi} g(x)dx\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅲ <제시문 3>의 함수 \(y=g(x)\)에 대하여, 정적분 \(\displaystyle \int_\pi^{\frac{199\pi}{2}} g(x)dx\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [12점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [2-ⅰ] 구간 정적분 정의를 통한 b1 도출, [2-ⅱ] x=(n+1)pi에서 연속성 및 미분가능성 조건을 통한 수열 an, bn 점화식 결정 및 주기 정적분 합, [2-ⅲ] 반주기 적분 계산 과정을 논리적으로 서술하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 1]
2020학년도 기출
다음 <제시문 1>과 <제시문 2>를 읽고 [문제 1-ⅰ] ~ [문제 1-ⅳ]를 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 쌍곡선 \(x^2 - 2y^2 = -1\)의 윗부분을 \(C_1\)으로 하고, 아랫부분을 \(C_2\)라고 하자. 쌍곡선 밖의 한 점 \(P\)에서 곡선 \(C_1\)에 그은 접선의 접점을 \(Q\), 점 \(P\)에서 곡선 \(C_2\)에 그은 접선의 접점을 \(R\)로 표기하자.

<제시문 2> \(n\)은 양의 정수라고 하자. <제시문 1>에서 정의된 두 곡선 \(C_1, C_2\)에 대하여, 점 \(P_n(3n, n)\)에서 곡선 \(C_1\)에 그은 접선 위의 접점을 \(Q_n(a, \sqrt{\frac{a^2+1}{2}})\), 곡선 \(C_2\)에 그은 접선 위의 접점을 \(R_n(b, -\sqrt{\frac{b^2+1}{2}})\)이라 하자. (단, \(a, b\)는 실수)

1-ⅰ <제시문 1>에서 점 \(Q\)에서의 접선의 기울기를 \(m_1\)이라고 하고, 점 \(R\)에서의 접선의 기울기를 \(m_2\)라고 할 때, \(m_1\)과 \(m_2\)의 범위를 찾은 후, 접선의 기울기가 \(\frac{1}{3}\)이 되는 점들의 좌표를 구하고 그 이유를 논하시오.  [6점]
1-ⅱ <제시문 2>에 있는 실수 \(a, b\)와 양의 정수 \(n\)에 대하여, \(a\)와 \(b\)를 \(n\)에 대한 식으로 표현하고 그 이유를 논하시오.  [8점]
1-ⅲ <제시문 2>의 실수 \(a\)가 모든 양의 정수 \(n\)에 대해서 부등식 \(k \le a < l\)을 만족할 때, \(k\)의 최댓값과 \(l\)의 최솟값을 구하고 그 이유를 논하시오. (단, \(k, l\)은 실수)  [8점]
1-ⅳ <제시문 2>에 있는 세 점 \(P_n, Q_n, R_n\)과 원점 \(O(0,0)\)에 대하여, 삼각형 \(P_n O Q_n\)의 넓이와 삼각형 \(R_n O P_n\)의 넓이의 합을 \(A_n\)이라고 놓을 때, \(\displaystyle \lim_{n \to \infty} \frac{A_n}{n}\)을 구하고 그 이유를 논하시오.  [8점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [1-ⅰ] 음함수 미분법을 통한 접선 기울기 점근선 범위 및 접점 좌표, [1-ⅱ] (3n,n)을 지나는 접선의 방정식 연립 풀이, [1-ⅲ] 수열 an의 단조성과 수렴값 판정, [1-ⅳ] 사선 공식(신발끈 공식)을 활용한 삼각형 넓이 합 및 극한 계산을 논리적으로 서술하시오.
📝 [자연계열 2교시 / 문제 2]
2020학년도 기출
다음 <제시문 1> ~ <제시문 3>을 읽고 [문제 2-ⅰ] ~ [문제 2-ⅲ]을 문항별로 풀이와 함께 답하시오. (30점)

<제시문 1> 함수 \(f(x)\)를 다음과 같이 정의하자. \[ f(x) = \begin{cases} \sqrt{x} & (x \ge 0) \\ -\sqrt{-x} & (x < 0) \end{cases} \]

<제시문 2> 양의 정수 \(n\)과 <제시문 1>에 정의된 함수 \(f(x)\)에 대하여, 두 곡선 \(y=f(nx), y=f(nx-1)\)과 두 직선 \(x=0, x=1\)로 둘러싸인 영역의 넓이를 \(a_n\)이라 하자.

<제시문 3> 양의 정수 \(n\)과 <제시문 1>에 정의된 함수 \(f(x)\)에 대하여, 함수 \(g(x)\)를 \(g(x) = f(x-2n) - f(x-n) + f(n)\)으로 정의하자. 이때 곡선 \(y=g(x)\)와 \(x\)축으로 둘러싸인 영역의 넓이를 \(b_n\)이라 하자.

2-ⅰ <제시문 2>에 주어진 수열 \(\{a_n\}\)의 일반항을 \(n\)에 대한 식으로 표현한 후, \(\displaystyle \lim_{n \to \infty} a_n \sqrt{n^r} = 1\)이 되도록 하는 양의 정수 \(r\)의 값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅱ <제시문 3>에 정의된 함수 \(g(x)\)가 증가하는 구간과 감소하는 구간을 표로 나타낸 후, 함수 \(g(x)\)의 최솟값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
2-ⅲ <제시문 3>에 주어진 수열 \(\{b_n\}\)의 일반항을 \(n\)에 대한 식으로 표현한 후, 수열 \(\{\frac{b_n}{n^s}\}\)이 수렴하기 위한 실수 \(s\)의 값의 범위와 그때의 극한값을 구하고 그 이유를 논하시오.  [10점]
【답안 작성란 (A4 규격)】 ※ [2-ⅰ] 무리함수 정적분을 통한 an 도출 및 극한 차수 r 결정, [2-ⅱ] g'(x) 부호 조사를 통한 증감표 및 극솟값 판정, [2-ⅲ] 치환적분을 통한 bn 유도 및 수렴 차수 s 결정 과정을 논리적으로 서술하시오.