📝 고3 수학 일반
10페이지 중 1페이지 · 이 페이지 25문제
Q1수열의 극한과 급수★
극한값
을 구하시오.
📖 풀이:1단계: 분자와 분모를 최고차항
으로 나눈다.
. 2단계:
이면
이므로 극한값은
이다.
💡
꼴 유리식 수열의 극한은 최고차항 계수의 비로 빠르게 구할 수 있다.
Q2초월함수의 미분★
함수
의 도함수
를 구하시오.
③
📖 풀이:1단계:
(합성함수 미분). 2단계:
이면
이므로
.
💡
는 도함수가 자기 자신인 유일한 초월함수 꼴로, 미적분의 자연상수
가 그래서 '자연'이라 불린다.
Q3초월함수의 적분★
정적분
의 값을 구하시오.
📖 풀이:1단계:
. 2단계:
.
💡
를
부터
까지 적분한 값
은 단위원에서
축 방향 성분의 총합과 같다.
Q4확률★
주사위 한 개를 던져 짝수의 눈이 나왔을 때, 그 눈이
이상일 확률을 구하시오.
📖 풀이:1단계: 사건
: 짝수, 사건
:
이상.
,
. 2단계: 조건부확률
.
💡 조건부확률은 표본공간을 '조건이 일어난 세계'로 축소해 다시 확률을 재는 일과 같다.
Q5수열의 극한과 급수★★
무한급수
의 합을 구하시오.
📖 풀이:1단계:
로 분리한다. 2단계: 등비급수 공식
(
). 3단계:
.
💡 등비급수의 분리는 '어려운 급수를 쉬운 급수의 합으로 바꾸기'의 대표 기술이다.
Q6초월함수의 미분★★
함수
의 도함수
를 구하시오.
②
🎯 정답: ②
📖 풀이:1단계: 합성함수 미분
. 2단계:
이면
. 3단계:
.
💡
은 모든 실수에서 정의되는 드문 로그 합성 형태로, 적분에서도 자주 등장한다.
Q7초월함수의 적분★★
정적분
의 값을 구하시오.
🎯 정답: ①
📖 풀이:1단계:
으로 치환하면
, 즉
. 2단계:
,
. 3단계:
.
💡
자체는 초등함수로 적분 불가능하지만, 앞에
가 붙으면 치환으로 깔끔히 풀린다.
Q8미적분 활용★★
수직선 위를 움직이는 점
의 시각
(
)에서의 위치가
이다. 시각
에서의 점
의 가속도를 구하시오.
📖 풀이:1단계: 속도
. 2단계: 가속도
. 3단계:
.
💡 위치를 시간에 대해 두 번 미분하면 가속도, 세 번 미분하면 '저크(jerk)'라 불린다.
Q9이차곡선★★
타원
의 두 초점을
이라 할 때, 타원 위의 점
에 대하여
의 값을 구하시오.
📖 풀이:1단계: 표준형
(
)에서
,
. 2단계: 타원의 정의에 의해 두 초점까지의 거리의 합은 장축의 길이
와 같다. 3단계:
.
💡 타원의 '두 초점에서의 거리의 합이 일정'이라는 성질은 정원사가 두 말뚝과 끈으로 타원 화단을 그릴 수 있게 하는 원리다.
Q10평면·공간벡터★★
공간의 두 벡터
,
에 대하여 내적
의 값을 구하시오.
📖 풀이:1단계: 공간벡터의 내적 공식
. 2단계:
.
💡 내적은 두 벡터가 '얼마나 같은 방향을 향하는가'를 수치로 표현한 것으로,
이면 수직, 음수이면 둔각이다.
Q11수열의 극한과 급수★★
확률변수
가 이항분포
을 따를 때,
의 평균
와 분산
를 구하시오.
①
②
③
④
🎯 정답: ①
📖 풀이:1단계:
이면
,
. 2단계:
,
이므로
. 3단계:
.
💡 이항분포의 분산은
에서 최대가 되어 '완전한 불확실성'일 때 가장 퍼져 있다.
Q12수열의 극한과 급수★★★
한 변의 길이가
인 정사각형
의 네 변의 중점을 이어 새 정사각형
를 만들고, 같은 방법으로
를 만든다. 이때
의 값을 구하시오.
📖 풀이:1단계:
의 한 변은
, 둘레
.
의 한 변은
. 2단계: 한 변이 매번
배가 되므로 둘레 수열
은 공비
인 등비수열,
. 3단계: 무한등비급수의 합
.
💡 자기 닮음(self-similar)으로 무한히 축소되는 도형 문제는 '비'만 정확히 잡으면 고등학교 등비급수 공식으로 풀린다.
Q13미적분 활용★★★
곡선
(
)와
축 및 직선
로 둘러싸인 영역을
축 둘레로
회전시킨 회전체의 부피
를 구하시오.
📖 풀이:1단계:
축 회전체의 부피 공식
. 2단계:
이므로
. 3단계:
.
💡
를 회전시켜 만든 입체는 '포물면(paraboloid)'의 일부로, 위성 안테나 접시의 기본 형태다.
Q14순열·조합 심화 + 이항정리★
사과, 배, 감 세 종류의 과일 중에서 중복을 허용하여 5개를 고르는 방법의 수를 구하시오. (단, 같은 종류의 과일끼리는 서로 구별하지 않는다.)
🎯 정답: ② 21
📖 풀이:서로 다른 3종류의 과일에서 중복을 허용하여 5개를 고르는 경우의 수는 중복조합
이다.
. 따라서 방법의 수는 21이다.
💡 중복조합은 방정식
(
인 정수)의 해의 개수와 같고, 칸막이 2개와 공 5개를 한 줄로 배치하는
와 동치이다.
Q15순열·조합 심화 + 이항정리★
의 전개식에서
의 계수를 구하시오.
🎯 정답: ③ 60
📖 풀이:이항정리에 의하여
의 일반항은
이다.
항이 되려면
, 즉
이다. 따라서
의 계수는
이다.
💡 이항계수
는 파스칼 삼각형의
행
번째 수와 같으며,
을 전개할 때 모든 항의 계수 합은
을 대입한
이다.
Q16확률★
한 번의 시행에서 성공할 확률이
인 독립시행을 4번 반복할 때, 정확히 2번 성공할 확률을 구하시오.
📖 풀이:4번의 독립시행에서 2번 성공하는 경우의 수는
이고, 각 경우의 확률은
이다. 따라서 구하는 확률은
이다.
💡 독립시행의 확률 공식
은 각 시행이 서로 영향을 주지 않는다는 '독립' 가정 아래서만 성립한다. 현실 데이터에서는 이 가정이 깨지는 경우가 많아 주의해야 한다.
Q17이차곡선★
포물선
의 초점의 좌표와 준선의 방정식을 구하시오.
① 초점
, 준선
② 초점
, 준선
③ 초점
, 준선
④ 초점
, 준선
🎯 정답: ② 초점
, 준선
📖 풀이:포물선
의 표준형과 비교하면
이므로
이다. 따라서 초점은
이고, 준선은
, 즉
이다.
💡 포물선 위의 모든 점은 '초점과의 거리'와 '준선까지의 거리'가 같다는 성질을 가진다. 이 반사 성질 때문에 포물면 안테나는 평행하게 들어오는 신호를 초점 한 곳으로 모은다.
Q18통계★★
확률변수
가 정규분포
을 따를 때,
의 값을 표준정규분포표의 값
,
를 이용하여 구하시오.
① 0.6826
② 0.8185
③ 0.9544
④ 0.9772
🎯 정답: ② 0.8185
📖 풀이:으로 표준화하면
일 때
,
일 때
이다. 따라서
이다.
💡 정규분포에서 평균
범위에는 약 68%,
범위에는 약 95%,
범위에는 약 99.7%의 데이터가 들어간다는 '68-95-99.7 법칙'이 자주 쓰인다.
Q19순열·조합 심화 + 이항정리★★
남학생 3명과 여학생 3명이 원형탁자에 둘러앉을 때, 남학생과 여학생이 서로 번갈아 앉는 방법의 수를 구하시오.
🎯 정답: ② 12
📖 풀이:먼저 남학생 3명을 원탁에 앉히는 방법은 원순열이므로
가지이다. 이때 남학생 사이의 3개 자리에 여학생 3명을 배치하는 방법은
가지이다. 따라서 구하는 방법의 수는
이다.
💡 원순열에서 한 명을 기준으로 고정하는 이유는, 원형 배치는 회전시켜도 같은 배열로 간주하기 때문이다. 팔찌처럼 뒤집기까지 같게 본다면 염주순열이 되어 경우의 수가 더 줄어든다.
Q20확률★★
어떤 제품을 공장 A에서 60%, 공장 B에서 40% 생산한다. A 공장 제품의 불량률은 2%, B 공장 제품의 불량률은 5%이다. 전체 제품 중 하나를 임의로 골랐을 때 그것이 불량품이었다. 이 제품이 A 공장에서 생산되었을 확률을 구하시오.
📖 풀이:사건
: A 공장 제품,
: B 공장 제품,
: 불량품이라 하자.
,
. 따라서
. 구하는 확률은
이다.
💡 이런 유형의 추론을 '베이즈 추론'이라 하며, 관측된 결과를 보고 원인의 확률을 역으로 갱신하는 사고방식이다. 스팸 메일 필터, 의료 진단 등 현대 AI 시스템의 핵심 아이디어이다.
Q21이차곡선★★★
쌍곡선
위의 점
에서의 접선의 방정식을 구하시오.
①
②
③
④
🎯 정답: ①
📖 풀이:쌍곡선
위의 점
에서의 접선의 방정식은
이다.
,
,
을 대입하면
, 즉
이다. 양변에 5를 곱하면
를 얻는다. (검산:
로 점이 쌍곡선 위에 있다.)
💡 이차곡선 접선공식은 '원래 식에서
,
로 바꾸는 방법'으로 기억하면 편하다. 원, 타원, 쌍곡선에 모두 공통으로 적용된다.
Q22순열·조합 심화 + 이항정리★★★
숫자
을 일렬로 나열할 때, 같은 숫자끼리 서로 이웃하지 않게 나열하는 경우의 수를 구하시오.
🎯 정답: ② 30
📖 풀이:전체 나열 수는
이다. 사건
,
,
를 각각 '1끼리 이웃', '2끼리 이웃', '3끼리 이웃'이라 하고 포함-배제 원리를 쓴다.
이고,
이다.
이고,
이다.
. 따라서
이고, 이웃하지 않는 경우는
이다.
💡 '이웃'이라는 조건은 묶음 처리로, '이웃하지 않음'은 여사건이나 포함-배제로 푸는 것이 정석이다. 같은 숫자가 여러 쌍 있을 때는 여사건을 쓰면 계산이 훨씬 깔끔해진다.
Q23통계★★★
모표준편차가 4인 정규분포를 따르는 모집단에서 크기 16인 표본을 임의추출하였다. 이 표본을 이용하여 모평균
에 대한 신뢰도 95%의 신뢰구간을 구할 때, 신뢰구간의 길이를 구하시오. (단,
로 계산한다.)
🎯 정답: ③ 3.92
📖 풀이:모평균
의 신뢰도 95% 신뢰구간은
이다. 따라서 신뢰구간의 길이는
이다.
💡 신뢰구간의 길이는 모표준편차
에 비례하고
에 반비례한다. 즉, 표본 크기를 4배 늘리면 신뢰구간의 길이는 절반으로 줄어든다. 정밀도를 높이는 데 비용이 급격히 커지는 이유이다.
Q24순열·조합 심화 + 이항정리★★★
의 전개식에서 상수항을 구하시오.
📖 풀이:일반항은
이다. 상수항이 되려면
, 즉
이다. 따라서 상수항은
이다.
💡
꼴에서 상수항이 존재하려면 '
의 지수 합=0'을 만족하는 정수 해가 있어야 한다. 해가 없으면 상수항은 존재하지 않는다.
Q25초월함수의 적분★★★
정적분
의 값을 구하시오.
🎯 정답: ②
📖 풀이:부분적분에서
,
로 놓으면
,
이다. 따라서
이다.
💡 부분적분에서 어느 쪽을
로 둘지 정할 때 'LIATE 규칙'(Logarithm, Inverse trig, Algebraic, Trig, Exponential 순서로
우선)을 쓰면 편하다.
는 Logarithm이라 1순위이다.