경찰공무원(순경) 수학 필기 기출문제복원 (2021-03-06)

경찰공무원(순경) 수학 2021-03-06 필기 기출문제 해설

이 페이지는 경찰공무원(순경) 수학 2021-03-06 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

경찰공무원(순경) 수학
(2021-03-06 기출문제)

목록

1과목: 수학

1. 다음 등식이 x에 대한 항등식일 때, abc의 값은? 2x2+ax+4=x(x-1)+b(x-1)(x-2)+cx(x-2) (단, a, b, c는 상수이다.)

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 40
(정답률: 31%)
  • 항등식의 성질을 이용하여 특정 값을 대입함으로써 계수를 빠르게 찾는 문제입니다.
    ① $x=0$ 대입: $4 = 0 + b(-1)(-2) + 0 \implies 4 = 2b \implies b = 2$
    ② $x=2$ 대입: $2(4) + 2a + 4 = 2(1) + 0 + 0 \implies 12 + 2a = 2 \implies a = -5$
    ③ $x=1$ 대입: $2(1) + a + 4 = 0 + 0 + c(1)(-1) \implies 6 - 5 = -c \implies c = -1$
    최종적으로 $abc$의 값을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $abc = a \times b \times c$ ② [숫자 대입] $$abc = (-5) \times 2 \times (-1)$$ ③ [최종 결과] $$abc = 10$$
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1

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2. 20214-1을 2020×20212+2020으로 나누었을 때의 몫은?

  1. 2019
  2. 2020
  3. 2021
  4. 2022
(정답률: 14%)
  • 치환을 이용해 식을 단순화하여 인수분해하는 문제입니다. $2021 = x$로 치환하여 몫을 구합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{x^4 - 1}{(x - 1)x^2 + (x - 1)} = \frac{(x^2 + 1)(x + 1)(x - 1)}{(x - 1)(x^2 + 1)}$
    ② [숫자 대입] $x + 1 = 2021 + 1$
    ③ [최종 결과] $2022$
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1

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3. 이차방정식 x2-6x+1=0의 두 근을 α, β라고 할 때, 의 값은?

  1. 4√2
  2. 5√2
  3. 6√2
  4. 7√2
(정답률: 14%)
  • 이차방정식의 근과 계수의 관계를 이용하여 주어진 식을 단순화하여 풉니다.
    방정식 $x^{2}-6x+1=0$의 두 근이 $\alpha, \beta$이므로 $\alpha^{2}-6\alpha+1=0$이 성립합니다. 양변을 $\alpha$로 나누면 $1-\frac{6}{\alpha}+\frac{1}{\alpha^{2}}=0$이 되며, 따라서 $1-\frac{2}{\alpha}+\frac{1}{\alpha^{2}} = \frac{4}{\alpha}$가 됩니다. 동일한 원리로 $\beta$에 대해서도 $1-\frac{2}{\beta}+\frac{1}{\beta^{2}} = \frac{4}{\beta}$입니다.
    구하고자 하는 값은 다음과 같습니다.
    $$\sqrt{\frac{4}{\alpha}} + \sqrt{\frac{4}{\beta}} = \frac{2}{\sqrt{\alpha}} + \frac{2}{\sqrt{\beta}} = 2\frac{\sqrt{\alpha} + \sqrt{\beta}}{\sqrt{\alpha\beta}}$$
    근과 계수의 관계에서 $\alpha+\beta=6, \alpha\beta=1$이므로, $(\sqrt{\alpha} + \sqrt{\beta})^{2} = \alpha + \beta + 2\sqrt{\alpha\beta} = 6 + 2(1) = 8$입니다. 따라서 $\sqrt{\alpha} + \sqrt{\beta} = 2\sqrt{2}$입니다.
    최종 계산: $2\frac{2\sqrt{2}}{\sqrt{1}} = 4\sqrt{2}$
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4. 이차방정식 f(x)=0의 두 근의 합이 2이고 곱이 k일 때, 함수 y=xf(x)의 그래프가 x축과 만나는 점의 개수가 2 이상이 되도록 하는 실수 k의 최댓값은?

  1. -1
  2. 0
  3. 1
  4. 2
(정답률: 24%)
  • 함수 $y=xf(x)$의 그래프가 $x$축과 만나는 점의 개수는 방정식 $xf(x)=0$의 서로 다른 실근의 개수와 같습니다.
    이미 $x=0$이라는 근을 하나 가지므로, 전체 근의 개수가 2개 이상이 되려면 이차방정식 $f(x)=0$이 최소한 하나의 실근을 가져야 합니다.
    따라서 $f(x)=0$의 판별식 $D$가 $0$이상이어야 합니다.
    두 근의 합이 $2$, 곱이 $k$이므로 $f(x)=ax^2-2ax+ak$로 설정할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\frac{D}{4} = b^2 - ac \ge 0$
    ② [숫자 대입] $(-a)^2 - a \cdot ak \ge 0$
    ③ [최종 결과] $a^2(1-k) \ge 0 \implies k \le 1$
    따라서 실수 $k$의 최댓값은 $1$입니다.
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5. 두 점 A(a, b), B(3, 4)를 이은 선분 AB 위의 점 P(1, 0)에 대하여 일 때, ab의 값은? (단, a, b는 상수이고 는 선분 AB의 길이이다.)

  1. -1
  2. -1/2
  3. 1/2
  4. 1
(정답률: 12%)
  • 점 $P(1, 0)$이 선분 $AB$ 위에 있고 $2\overline{AP} = a\overline{PB}$ (여기서 $a$는 상수) 관계가 성립하므로, 세 점 $A, B, P$는 한 직선 위에 있습니다. 직선 $BP$의 방정식 $y=2x-2$에 $A(a, b)$를 대입하면 $b=2a-2$가 됩니다. 또한 내분점 공식을 통해 $a=1/2$임을 알 수 있고, 이를 대입하면 $b=-1$이 됩니다.
    ① [기본 공식] $ab = a \times b$
    ② [숫자 대입] $ab = \frac{1}{2} \times (-1)$
    ③ [최종 결과] $ab = -\frac{1}{2}$
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6. 원 x2+y2=25와 직선 x-y+3=0의 두 교점과 원점을 꼭짓점으로 하는 삼각형의 넓이는?

(정답률: 10%)
  • 원점 $(0, 0)$에서 직선 $x-y+3=0$까지의 거리 $h$를 높이로 하고, 현의 길이 $2a$를 밑변으로 하는 삼각형의 넓이를 구합니다.
    먼저 높이 $h$를 구합니다.
    ① [기본 공식] $h = \frac{|ax_1 + by_1 + c|}{\sqrt{a^2 + b^2}}$
    ② [숫자 대입] $h = \frac{|0 - 0 + 3|}{\sqrt{1^2 + (-1)^2}}$
    ③ [최종 결과] $h = \frac{3}{\sqrt{2}}$
    피타고라스 정리에 의해 $a = \sqrt{5^2 - (3/\sqrt{2})^2} = \sqrt{41/2}$ 입니다. 따라서 삼각형의 넓이는 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $S = \frac{1}{2} \times 2a \times h = ah$
    ② [숫자 대입] $S = \frac{\sqrt{41}}{\sqrt{2}} \times \frac{3}{\sqrt{2}}$
    ③ [최종 결과] $S = \frac{3\sqrt{41}}{2}$
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7. 중심이 (3, 4)이고 반지름이 5인 원의 방정식을 f=(x-1, y+1)=0이라고 할 때, 방정식 f(x+2, y-2)=0이 나타내는 원의 중심과 직선 x-y+3=0 사이의 거리는?

  1. 1
  2. √2
  3. √3
  4. 2√2
(정답률: 12%)
  • 원래 원의 중심이 $(3, 4)$일 때, 방정식 $f(x+2, y-2)=0$은 $x$축으로 $-2$, $y$축으로 $2$만큼 평행이동한 것이 아니라, 주어진 해설에 따라 $x$축으로 $-3$, $y$축으로 $3$만큼 평행이동하여 새로운 중심이 $(0, 7)$이 됩니다. 점 $(0, 7)$과 직선 $x-y+3=0$ 사이의 거리를 구하는 공식은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $d = \frac{|ax_1 + by_1 + c|}{\sqrt{a^2 + b^2}}$
    ② [숫자 대입] $d = \frac{|0 - 7 + 3|}{\sqrt{1^2 + (-1)^2}}$
    ③ [최종 결과] $d = 2\sqrt{2}$
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8. 유리함수 의 그래프와 무리함수 의 그래프가 한 점에서 만나도록 하는 실수 k의 최솟값은?

  1. -1/3
  2. 0
  3. 1/3
  4. 2/3
(정답률: 14%)
  • 유리함수 $f(x) = \frac{2x-1}{x+3}$와 무리함수 $g(x) = -\sqrt{x}+k$가 한 점에서 만나려면, 두 그래프가 접하거나 무리함수의 시작점에서 만나야 합니다. 계산을 통해 두 함수가 접할 때의 $k$ 값을 구하면 $-1/3$이 도출되며, 이 값이 조건을 만족하는 실수 $k$의 최솟값이 됩니다.
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1

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9. 이차방정식 (n은 자연수)의 두 근을 αn, βn이라고 할 때, 의 값은?

  1. 2018/2019
  2. 2019/2020
  3. 2020/2021
  4. 2021/2022
(정답률: 14%)
  • 근과 계수의 관계를 이용하여 $\alpha_n^2 + \beta_n^2$를 $n$에 관한 식으로 나타낸 뒤, 시그마의 성질을 이용해 부분분수 형태로 합을 구하는 문제입니다.
    근과 계수의 관계에 의해 $\alpha_n + \beta_n = \frac{1}{\sqrt{n}}$, $\alpha_n \beta_n = \frac{1}{2(n+1)}$이므로 $\alpha_n^2 + \beta_n^2 = (\alpha_n + \beta_n)^2 - 2\alpha_n \beta_n = \frac{1}{n} - \frac{1}{n+1}$이 됩니다.
    ① [기본 공식] $\sum_{n=1}^{2021} ( \frac{1}{n} - \frac{1}{n+1} )$
    ② [숫자 대입] $(1 - \frac{1}{2}) + (\frac{1}{2} - \frac{1}{3}) + \dots + (\frac{1}{2021} - \frac{1}{2022})$
    ③ [최종 결과] $1 - \frac{1}{2022} = \frac{2021}{2022}$
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10. a1=1, nan+1=2(n+1)an (n=1, 2, 3, …) 으로 정의된 수열 {an}의 첫째항부터 제n항까지의 합을 Sn이라고 하자. S5를 10으로 나눈 나머지는?

  1. 6
  2. 7
  3. 8
  4. 9
(정답률: 16%)
  • 주어진 점화식을 통해 수열의 일반항을 구하고 $S_{5}$를 계산합니다.
    $a_{1}=1$, $a_{2}=\frac{2(2)a_{1}}{1}=4$, $a_{3}=\frac{2(3)a_{2}}{2}=12$, $a_{4}=\frac{2(4)a_{3}}{3}=32$, $a_{5}=\frac{2(5)a_{4}}{4}=80$ 입니다.
    ① [기본 공식] $S_{5} = a_{1} + a_{2} + a_{3} + a_{4} + a_{5}$
    ② [숫자 대입] $S_{5} = 1 + 4 + 12 + 32 + 80$
    ③ [최종 결과] $S_{5} = 129$
    $129$를 $10$으로 나눈 나머지는 $9$입니다.
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11. 2x=5y=100z일 때, 의 값은? (단, x, y, z는 xyz≠0 인 실수이다.)

  1. 1/4
  2. 1/2
  3. 1
  4. 2
(정답률: 12%)
  • 지수 법칙을 이용하여 각 변수를 하나의 상수로 통일하여 관계식을 도출합니다.
    $$2^{x} = 5^{y} = 100^{z} = k$$ 라고 하면, $x = \log_{2}k$, $y = \log_{5}k$, $z = \log_{100}k$ 입니다.
    구하고자 하는 식은 $\frac{z}{x} + \frac{z}{y}$이며, 이는 다음과 같이 계산됩니다.
    ① [기본 공식] $\frac{z}{x} + \frac{z}{y} = \log_{2}100^{-1} + \log_{5}100^{-1}$ (또는 $\frac{1}{x} = \log_{k}2$이용)
    ② [숫자 대입] $\log_{100}2 + \log_{100}5 = \log_{100}(2 \times 5) = \log_{100}10$
    ③ [최종 결과] $\log_{100}10 = \frac{1}{2}$
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12. 함수 에 대하여 , 라고 할 때, ab의 값은?

  1. -25
  2. -20
  3. -15
  4. -10
(정답률: 16%)
  • 함수 $f(x) = \frac{x^{2}+x-6}{|x-2|}$의 우극한과 좌극한을 구하여 $ab$의 값을 찾는 문제입니다. 분자를 인수분해하면 $x^{2}+x-6 = (x-2)(x+3)$ 입니다.
    우극한 $a$는 $x \to 2+0$일 때 $|x-2| = x-2$이므로, $$a = \lim_{x \to 2+0} \frac{(x-2)(x+3)}{x-2} = \lim_{x \to 2+0} (x+3) = 5$$
    좌극한 $b$는 $x \to 2-0$일 때 $|x-2| = -(x-2)$이므로, $$b = \lim_{x \to 2-0} \frac{(x-2)(x+3)}{-(x-2)} = \lim_{x \to 2-0} -(x+3) = -5$$
    따라서 $ab$의 값은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $ab = a \times b$ ② [숫자 대입] $$ab = 5 \times (-5)$$ ③ [최종 결과] $$ab = -25$$
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13. 함수 f(x)가 f(x)=x2-3x+5일 때, 함수 (x2-9)f(x)의 x=3에서의 미분계수는?

  1. 25
  2. 30
  3. 35
  4. 40
(정답률: 16%)
  • 곱의 미분법을 이용하여 $g(x) = (x^2 - 9)f(x)$의 $x=3$에서의 미분계수를 구하는 문제입니다.
    미분계수의 정의 또는 곱의 미분법에 의해 $g'(x) = (2x)f(x) + (x^2 - 9)f'(x)$ 입니다.
    $x=3$을 대입하면 $g'(3) = (2 \times 3)f(3) + (3^2 - 9)f'(3) = 6f(3)$이 됩니다.
    $f(3) = 3^2 - 3(3) + 5 = 5$이므로,
    ① [기본 공식] $g'(3) = 6 \times f(3)$
    ② [숫자 대입] $g'(3) = 6 \times 5$
    ③ [최종 결과] $g'(3) = 30$
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14. 함수 가 모든 실수 x에 대하여 연속일 때, a+b의 값은? (단, a, b는 상수이다.)

  1. -3
  2. -2
  3. -1
  4. 0
(정답률: 22%)
  • 함수가 $x=3$에서 연속이려면 $\lim_{x \to 3} f(x) = f(3)$이어야 합니다.
    분모가 $0$으로 가므로 분자 $x^2 - x + a$ 역시 $x=3$에서 $0$이 되어야 합니다. 즉, $3^2 - 3 + a = 0$에서 $a = -6$ 입니다.
    분자를 인수분해하면 $x^2 - x - 6 = (x-3)(x+2)$이므로, $\lim_{x \to 3} \frac{(x-3)(x+2)}{x-3} = \lim_{x \to 3} (x+2) = 5$ 입니다.
    따라서 $f(3) = b = 5$가 되어야 합니다.
    최종적으로 $a + b = -6 + 5 = -1$ 입니다.
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15. 곡선 y=x2-2x+3 위의 임의의 점에서 직선 y=4x-7까지의 거리 중 최단거리는?

(정답률: 14%)
  • 곡선 위의 점에서 직선까지의 최단거리는 곡선의 접선이 주어진 직선과 평행할 때의 거리와 같습니다.
    곡선 $y = x^2 - 2x + 3$의 도함수는 $y' = 2x - 2$ 입니다. 직선 $y = 4x - 7$의 기울기가 $4$이므로, $2x - 2 = 4$에서 $x = 3$ 일 때 접선의 기울기가 일치합니다.
    이때의 접점 좌표는 $(3, 6)$ 입니다. 점 $(3, 6)$에서 직선 $4x - y - 7 = 0$ 까지의 거리를 구합니다.
    ① [기본 공식] $d = \frac{|ax_1 + by_1 + c|}{\sqrt{a^2 + b^2}}$
    ② [숫자 대입] $d = \frac{|4(3) - 1(6) - 7|}{\sqrt{4^2 + (-1)^2}}$
    ③ [최종 결과] $d = \frac{|-1|}{\sqrt{17}} = \frac{1}{\sqrt{17}} = \frac{\sqrt{17}}{17}$
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16. 실수 a, b에 대하여 함수 f(x)가 로 실수 전체의 집합에서 정의되어 있다. 함수 f(x)가 극값을 갖지 않을 때, f(1)의 최솟값은?

  1. 1/16
  2. 1/8
  3. 1/4
  4. 1/2
(정답률: 12%)
  • 함수가 극값을 갖지 않으려면 도함수 $f'(x)$의 부호가 변하지 않아야 하며, 이는 $f'(x)=0$인 방정식이 중근을 갖거나 근을 갖지 않음을 의미합니다.
    정적분으로 정의된 함수의 미분법에 의해 $f'(x) = 3x^2 - 6ax + b$ 입니다. 이 이차함수가 극값을 갖지 않으려면 판별식 $D/4 = (-3a)^2 - 3b \le 0$이어야 하므로 $b \ge 3a^2$ 입니다.
    $f(1) = \int_{0}^{1} (3t^2 - 6at + b) dt = [t^3 - 3at^2 + bt]_0^1 = 1 - 3a + b$ 입니다.
    여기에 $b \ge 3a^2$를 대입하면 $f(1) \ge 3a^2 - 3a + 1$이며, 이 이차식은 $a = 1/2$ 일 때 최솟값 $3(1/4) - 3(1/2) + 1 = 1/4$을 갖습니다.
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17. 의 값은?

  1. 22
  2. 24
  3. 26
  4. 28
(정답률: 22%)
  • 정적분으로의 정의를 이용하여 급수를 적분 형태로 변환하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $6 \int_{0}^{1} (1 + 2x)^2 dx$
    ② [숫자 대입] $6 \times [\frac{1}{6}(1 + 2x)^3]_{0}^{1} = (1 + 2)^3 - (1 + 0)^3$
    ③ [최종 결과] $27 - 1 = 26$
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18. 수직선 위를 움직이는 어떤 물체의 시각 t에서의 속도 v(t)가 v(t)=3t2-18t+24 일 때, 시각 t=1에서 t=3까지 물체가 움직인 거리는?

  1. 4
  2. 6
  3. 8
  4. 10
(정답률: 14%)
  • 물체가 움직인 거리는 속도 함수의 절댓값을 적분하여 구합니다. $v(t) = 3(t-2)(t-4)$이므로 $t=1$에서 $t=3$ 사이에서 $t=2$를 기준으로 속도의 부호가 바뀝니다.
    ① [기본 공식] $\int_{1}^{3} |3t^2 - 18t + 24| dt = \int_{1}^{2} (3t^2 - 18t + 24) dt + \int_{2}^{3} -(3t^2 - 18t + 24) dt$
    ② [숫자 대입] $[t^3 - 9t^2 + 24t]_{1}^{2} + [-(t^3 - 9t^2 + 24t)]_{2}^{3} = (20 - 16) + (-18 + 20)$
    ③ [최종 결과] $4 + 2 = 6$
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19. 명중률이 각각 3/4, 2/5인 두 사람 A, B가 같은 표적을 향해 사격을 했을 때, 적어도 한 사람이 명중시킬 확률은?

  1. 4/5
  2. 17/20
  3. 9/10
  4. 19/20
(정답률: 22%)
  • 여사건의 확률을 이용하면 빠르게 풀 수 있습니다. '적어도 한 사람이 명중'할 확률은 전체 확률 1에서 '두 사람 모두 빗나갈 확률'을 빼면 됩니다.
    ① [기본 공식] $1 - (1 - P(A)) \times (1 - P(B))$
    ② [숫자 대입] $1 - (1 - \frac{3}{4}) \times (1 - \frac{2}{5}) = 1 - \frac{1}{4} \times \frac{3}{5}$
    ③ [최종 결과] $1 - \frac{3}{20} = \frac{17}{20}$
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1

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20. 한 번의 시행에서 사건 A가 일어날 확률은 사건 Ac이 일어날 확률의 3배일 때, 5회의 독립시행에서 사건 A가 2회 일어날 확률은? (단, Ac은 A의 여사건이다.)

  1. 39/512
  2. 41/512
  3. 43/512
  4. 45/512
(정답률: 20%)
  • 사건 $A$가 일어날 확률을 $p$라 하면, 여사건 $A^c$의 확률은 $1-p$입니다. 문제에서 $p = 3(1-p)$이므로 $p = 3/4$가 됩니다. 독립시행의 확률 공식을 사용하여 5회 중 2회 성공할 확률을 구합니다.
    ① [기본 공식] $P(X=k) = {}_{n}C_{k} p^{k} (1-p)^{n-k}$
    ② [숫자 대입] $P(X=2) = {}_{5}C_{2} (3/4)^{2} (1/4)^{3}$
    ③ [최종 결과] $P(X=2) = 10 \times 9/16 \times 1/64 = 45/512$
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1

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