수학여정 - 문제 분석 리포트

2024년 9월 학력평가 고2 수학 7번 풀이 해설 [이해용/실전용]
문제의 분류수학Ⅰ · 삼각함수 / 부채꼴의 넓이와 호의 길이
난이도

🔍 이해용 풀이

문제
7. 중심각의 크기가 π4이고 넓이가 18π인 부채꼴의 호의 길이는? [3점]
① 2π    ② 3π    ③ 4π    ④ 5π    ⑤ 6π

1. 문제의 요지

이 문제는 부채꼴의 넓이 공식을 이용하여 반지름을 구한 뒤, 호의 길이 공식을 적용할 수 있는지를 묻는 문제입니다.

2. 주어진 조건

- 중심각의 크기 θ=π4
- 부채꼴의 넓이 S=18π

3. 풀이의 순서

이 문제는 부채꼴의 넓이 공식을 이용해 반지름을 먼저 구하고, 이를 바탕으로 호의 길이를 계산하는 방법으로 풀이합니다.

구체적 풀이 순서는 다음과 같아요.

step1. 부채꼴의 넓이 공식을 이용하여 반지름의 길이를 구합니다.

step2. 구한 반지름과 중심각을 이용하여 호의 길이를 계산합니다.

4. 풀이의 도구

- 부채꼴의 넓이 공식 : 반지름이 r, 중심각이 θ(라디안)인 부채꼴의 넓이 SS=12r2θ 또는 S=12rl 입니다.

- 부채꼴의 호의 길이 공식 : 반지름이 r, 중심각이 θ(라디안)인 부채꼴의 호의 길이 ll=rθ 입니다.

5. 구체적 풀이

부채꼴 문제에서 중심각과 넓이가 주어졌다면, 가장 먼저 떠올려야 할 것은 '반지름을 어떻게 구할까?'입니다. 넓이 공식 S=12r2θ에 주어진 값을 대입하면 반지름을 쉽게 찾을 수 있어요.

step1. 반지름의 길이 구하기

부채꼴의 반지름을 r이라고 해볼게요.

문제에서 중심각 θ=π4이고, 넓이 S=18π라고 주어졌어요.

부채꼴의 넓이 공식 S=12r2θ에 이 값들을 대입해 봅시다.

18π=12×r2×π4

우변을 정리하면,

18π=π8×r2

양변을 π로 나누고 8을 곱해주면,

r2=18×8=144 가 됩니다.

반지름의 길이는 항상 양수여야 하므로 r=12가 됩니다.

step2. 호의 길이 계산하기

이제 반지름 r=12를 알았으니, 호의 길이 l을 구할 차례예요.

호의 길이 공식 l=rθ에 대입해 볼까요?

l=12×π4

계산하면 l=3π가 나옵니다.

따라서 부채꼴의 호의 길이는 3π입니다.

[정답] ②

⚡ 실전용 풀이

step1. 반지름 구하기

S=12r2θ

18π=12r2(π4)

18π=π8r2

r2=144

r=12   --- (r>0이므로)

step2. 호의 길이 구하기

l=rθ

l=12×π4=3π

🎯 막힌 이유와 돌파구

🔒 막힌 이유

호도법으로 표현된 부채꼴의 넓이 공식과 호의 길이 공식을 정확히 암기하지 못해 식을 세우지 못할 수 있습니다.
r2=144에서 r을 구할 때 계산 실수를 하거나, 호의 길이 공식 l=rθ 대신 다른 공식을 적용하여 오답을 낼 수 있습니다.

🔑 돌파구

부채꼴의 넓이 공식 S=12r2θ와 호의 길이 공식 l=rθ를 확실히 기억하고, 주어진 값을 대입하여 미지수를 하나씩 구해보세요.
넓이 공식 S=12rl을 이용하면 r을 구한 뒤 바로 l을 구할 수도 있습니다.

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