마플시너지 공통수학2 1번 답지, 해설 및 ‘두 점 사이의 거리’ 개념 총정리

마플시너지 공통수학2 1번 답지, 해설 및 ‘두 점 사이의 거리’ 개념 총정리

마플시너지 공통수학2 1번 답지, 해설 및 ‘두 점 사이의 거리’ 개념 총정리

🚀 도입: 문제 제시 및 길잡이

안녕하세요! **마플시너지 공통수학2** 1번 문제 풀이를 시작하겠습니다. 이 문제는 좌표평면 위 ‘두 점 사이의 거리’ 공식을 정확히 알고 있는지 확인하는, 아주 중요한 기본 유형 문제입니다. 공식만 알면 전혀 어렵지 않으니 차근차근 따라오세요!

문제: 두 점 A(3, 3), B(a, -2) 사이의 거리가 $5\sqrt{2}$일 때, 이를 만족하는 모든 실수 a의 값의 합을 구하시오.

📘 핵심 개념 정리: 두 점 사이의 거리 공식

본격적으로 문제를 풀기 전에, 가장 중요한 핵심 개념인 ‘두 점 사이의 거리’ 공식을 먼저 복습해 보겠습니다. 이 공식은 피타고라스의 정리에서 유래되었답니다!

두 점 $(x_1, y_1)$과 $(x_2, y_2)$ 사이의 거리 $d$를 구하는 공식은 다음과 같습니다.

$d = \sqrt{(x_2 – x_1)^2 + (y_2 – y_1)^2}$

📝 단계별 상세 풀이

1단계: 공식에 주어진 값 대입하기

먼저, 주어진 두 점 A(3, 3)과 B(a, -2)를 공식에 그대로 대입해 보겠습니다. 거리는 $5\sqrt{2}$라고 문제에 나와있죠?

$5\sqrt{2} = \sqrt{(a – 3)^2 + (-2 – 3)^2}$

2단계: 식 정리하기 (루트 없애기)

루트(√)가 있으면 계산이 복잡하니, 등식의 양변을 제곱해서 루트를 없애주겠습니다. 좌변과 우변을 각각 제곱하면 다음과 같습니다.

$(5\sqrt{2})^2 = (\sqrt{(a – 3)^2 + (-2 – 3)^2})^2$

$25 \times 2 = (a – 3)^2 + (-5)^2$

$50 = (a – 3)^2 + 25$

이제 25를 좌변으로 이항하여 정리합니다.

$25 = (a – 3)^2$

3단계: a 값 구하기

거의 다 왔습니다! 제곱해서 25가 되는 수는 $+5$와 $-5$, 두 개가 있습니다. 이 두 가지 경우를 모두 계산해야 합니다.

  • 경우 1: $a – 3 = 5 \implies a = 8$
  • 경우 2: $a – 3 = -5 \implies a = -2$

따라서, 이를 만족하는 a의 값은 8과 -2입니다.

4단계: 최종 답 구하기 (문제의 요구사항 확인!)

여기서 실수하면 안 됩니다! 문제는 a의 값을 모두 구하라는 것이 아니라, ‘모든 실수 a의 값의 합’을 구하라고 했습니다. 따라서 우리가 구한 두 값을 더해주어야 합니다.

$8 + (-2) = 6$

✅ 정답 및 요약

정답: 6

핵심 요약: 이 문제의 풀이 과정은 ①두 점 사이의 거리 공식을 쓰고, ②양변을 제곱하여 정리한 뒤, ③이차방정식의 두 근을 구해, ④문제의 요구에 맞게 두 근의 합을 구하는 것입니다.

💡 추가 정보: 더 알아보기

⚠️ 자주 하는 실수 짚어주기

많은 학생들이 (a-3)² = 25에서 a-3 = 5 하나만 생각하고 a=8이라고만 답을 내는 실수를 합니다. 제곱해서 양수가 되는 값은 항상 양수와 음수, 두 개가 있다는 점을 절대 잊지 마세요!

🚀 Pro Tip! (근과 계수의 관계)

$(a – 3)^2 = 25$를 전개하면 $a^2 – 6a + 9 = 25$, 즉 $a^2 – 6a – 16 = 0$ 입니다. 이차방정식의 근과 계수의 관계에 의해, 두 근의 합은 $-(\frac{-6}{1}) = 6$ 으로 바로 구할 수도 있답니다.

📚 연관 문제 추천

이 문제가 완벽하게 이해됐다면, 비슷한 공식을 사용하는 마플시너지 공통수학2 2번 문제에도 도전해보세요!

쎈 공통수학2 45번 문제 완벽 분석 (정삼각형과 최소값, 내분점) – 킬러 문항 정복

[킬러 문항 분석] 마플 시너지 공통수학2 – 정삼각형의 좌표와 최소 거리 문제

본 포스팅에서는 ‘마플 시너지 공통수학2’ 문제집의 대표적 킬러 문항을 선정하여, 전문적이고 친절한 풀이를 제공합니다. 고난도 문제를 풀기 위해 어떤 개념을 떠올리고, 어떻게 접근해야 하는지 단계별로 안내합니다.


[문제 분석 및 개념 이해]

주어진 문제는 좌표평면 위에 정삼각형 ABC를 그리고, 변 BC 위의 점 P에서 꼭짓점 A까지의 거리 제곱과 점 B까지의 거리 제곱 합을 최소로 만드는 점 P를 찾는 문제입니다. 이런 문제는 “좌표설정 → 거리의 제곱 식 표현 → 이차함수 완전제곱식 변형”의 순서로 접근해야 합니다.

[문제 조건]

  • 정삼각형 ABC 한 변의 길이: 2a
  • 점 B를 원점 O로 놓고, 직선 BC를 x축으로 설정
  • 좌표 설정 결과: A(a, √3a), B(0,0), C(2a,0)

[단계별 문제 풀이]

1단계: 점 P의 좌표 설정

점 P는 변 BC 위에 있으므로, 그 좌표를 (k,0)으로 설정합니다. (단, 0 ≤ k ≤ 2a)

2단계: 점 A와 B까지의 거리 제곱 식 작성

두 거리의 제곱의 합을 구합니다.

\[ \overline{AP}^2 + \overline{BP}^2 = (k-a)^2 + (\sqrt{3}a)^2 + k^2 \]

이를 정리하면

\[ = 2k^2 – 2ak + 4a^2 \]

다시 완전제곱식으로 변형하면

\[ = 2\left(k-\frac{1}{2}a\right)^2 + \frac{7}{2}a^2 \]

3단계: 거리 제곱의 합 최소값 구하기

완전제곱식을 통해 최소값은 완전제곱 부분이 0일 때임을 알 수 있습니다. 따라서, 최소값은

\[ k=\frac{1}{2}a \quad \text{일 때 달성됨} \]

4단계: 선분 BP와 CP의 길이 비율 확인

점 P가 BC 위를 내분하는 비율을 확인합니다.

  • BP의 길이: \( \frac{1}{2}a \)
  • CP의 길이: \( 2a – \frac{1}{2}a = \frac{3}{2}a \)

따라서, 비율은 \(\text{BP : CP = } 1 : 3\)이 됩니다.


[다양한 접근법]

  • 이차함수의 축 활용: 거리 제곱 합을 함수로 본 후, 이차함수의 축 공식을 이용해 최솟값 위치를 찾을 수도 있습니다.
  • 기하학적 접근법: 좌표 없이 기하학적으로 접근하여 정삼각형 내부의 특정 점에서 거리 최소화를 유추할 수도 있습니다.

[관련 핵심 개념 정리]

  • 정삼각형의 좌표 설정법: 좌표평면에서 도형 문제 풀이 시 좌표 설정이 핵심입니다.
  • 완전제곱식의 활용: 이차함수에서 최소 또는 최대값을 찾는 기본적이고 중요한 기법입니다.

[추가 동영상 콘텐츠]

아래의 짧은 영상에서 실제 문제 풀이 과정을 더욱 생생하게 확인할 수 있습니다.


본 포스팅은 고등수학 20년 차 전문가가 직접 작성하였으며, 구글 제미나이 울트라로 철저히 검수하였습니다.

마플 시너지 공통수학2 문제 전체보기 링크 바로가기