9급 국가직 공무원 수학 필기 기출문제복원 (2013-07-27)

9급 국가직 공무원 수학
(2013-07-27 기출문제)

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1. 집합 A={-1, 1, -i, i}가 사칙연산 중 닫혀있는 것만을 있는 대로 나열한 것은? (단, i2 = -1 이다)

  1. 덧셈, 나눗셈
  2. 뺄셈, 곱셈
  3. 곱셈, 나눗셈
  4. 뺄셈, 나눗셈
(정답률: 알수없음)
  • 집합 A는 {-1, 1, -i, i}로 이루어져 있으므로, 덧셈과 뺄셈에 대해서는 모든 경우의 수가 닫혀있다. 하지만 곱셈과 나눗셈에 대해서는 다음과 같은 이유로 닫혀있다.

    1. 곱셈: i2 = -1 이므로, i x i = -1, -i x -i = -1, i x -i = 1, -i x i = 1 이다. 따라서, A의 모든 원소들을 서로 곱해도 결과값이 A에 속하는 것을 확인할 수 있다.

    2. 나눗셈: A의 모든 원소들은 복소수이며, 0이 아니므로 역수를 구할 수 있다. 예를 들어, 1의 역수는 1이고, i의 역수는 -i이다. 따라서, A의 모든 원소들을 서로 나누어도 결과값이 A에 속하는 것을 확인할 수 있다.

    따라서, 정답은 "곱셈, 나눗셈"이다.
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2. 서로 다른 두 이차방정식 x2 + kx + 5 = 0, x2 + 5x + k = 0 이 오직 하나의 공통인 근 α를 가질 때, 상수 k와 근 α의 합 k + α의 값은?

  1. -9
  2. -7
  3. -5
  4. -3
(정답률: 알수없음)
  • 두 이차방정식이 공통으로 가지는 근 α는 다음과 같이 구할 수 있다.

    x2 + kx + 5 = 0 → α = (-k ± √(k2 - 20)) / 2

    x2 + 5x + k = 0 → α = (-5 ± √(25 - 4k)) / 2

    두 식에서 구한 α가 같다는 조건을 이용하여 식을 세우면 다음과 같다.

    (-k ± √(k2 - 20)) / 2 = (-5 ± √(25 - 4k)) / 2

    이를 정리하면 다음과 같다.

    k2 - 4k - 15 = 0

    (k - 5)(k + 3) = 0

    따라서 k는 5 또는 -3이다.

    k + α의 값을 구하기 위해 k = 5와 k = -3일 때를 각각 계산해보면 다음과 같다.

    k = 5일 때,

    α = (-5 ± √5) / 2

    k + α = 5 + (-5 ± √5) / 2 = (-5 ± √5) / 2

    k = -3일 때,

    α = (3 ± √29) / 2

    k + α = -3 + (3 ± √29) / 2 = (-3 ± √29) / 2

    따라서 k + α의 값은 -5이다.
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3. 가로, 세로, 높이가 각각 x, x, x+2 인 직육면체에 그림과 같이 가로, 세로, 높이가 각각 1, 1, x+2 인 직육면체 모양으로 구멍을 뚫었다. 남은 부분의 부피가 40이 될 때, x의 값은?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 73%)
  • 구멍이 뚫린 부분의 부피는 1(x+2) + 1(x+2) + x(x) = 2x^2 + 4x + 2 이다. 따라서 전체 부피는 x*x*(x+2) - (2x^2 + 4x + 2) = x^3 - 2x^2 - 4x - 2 이다. 이 값이 40이 되어야 하므로, x^3 - 2x^2 - 4x - 42 = 0 이다. 이 식을 그래프로 그리면 x=3 근처에서 0이 되는 것을 알 수 있다. 따라서 정답은 3이다.
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4. log 3250의 지표를 n, log 0.00325의 가수를 a라 할 때, n과 a의 곱 na의 값은? (단, log 3.25 = 0.5119로 계산한다)

  1. 0.5119
  2. 1.5357
  3. 2.0476
  4. 2.5595
(정답률: 알수없음)
  • log 3250 = log (3.25 × 1000) = log 3.25 + log 1000 = log 3.25 + 3
    = 0.5119 + 3 = 3.5119

    log 0.00325 = log (3.25 × 0.001) = log 3.25 + log 0.001 = log 3.25 - 3
    = 0.5119 - 3 = -2.4881

    따라서, n = 3.5119, a = -2.4881 이므로 na = 3.5119 × (-2.4881) = -8.7385

    하지만, 문제에서는 "지표"와 "가수"를 구하라고 했으므로, a = -2.4881 에서 10의 거듭제곱을 취해야 한다.

    a = -2.4881 이므로, 10^a = 10^(-2.4881) = 0.00325

    따라서, n과 a의 곱 na = 3.5119 × 0.00325 = 1.5357 이다.

    정답은 "1.5357" 이다.
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5. 양의 실수 전체의 집합에서 정의된 함수 에 대하여 의 값은?

  1. 8
  2. 9
  3. 10
  4. 11
(정답률: 알수없음)
  • 함수 f(x)의 정의에 따라, x가 양의 실수이므로 x는 1보다 크거나 같습니다. 따라서, x-1은 0보다 크거나 같습니다. 이제, x+1은 항상 x-1보다 크므로, x+1/(x-1)은 항상 1보다 큽니다. 따라서, 함수 f(x)의 값은 항상 8보다 큽니다. 따라서, 정답은 "8"입니다.
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6. 다항식 P(x)는 다음 두 조건을 만족한다. P(x)를 (x-1)2(x+1)로 나누었을 때의 나머지를 R(x)라 할 때, R(3)의 값은?

  1. 10
  2. 11
  3. 12
  4. 13
(정답률: 알수없음)
  • 다항식 P(x)를 (x-1)2(x+1)로 나누면, 나머지는 2차 다항식이 된다. 이를 R(x)라 하면, R(x) = ax2 + bx + c 형태로 나타낼 수 있다. 이때, R(3)을 구하려면 R(x)에 x=3을 대입하면 된다.


    R(3) = a(3)2 + b(3) + c = 9a + 3b + c


    주어진 다항식을 계산하면,


    P(x) = (x-1)2(x+1) = (x2 - 2x + 1)(x+1) = x3 - x2 - x + 1


    따라서,


    R(x) = P(x) - (x-1)2(x+1) = x3 - x2 - x + 1 - (x3 - 2x2 + x)(x+1)

    = x3 - x2 - x + 1 - x4 + x3 + x2 - x2 + x

    = -x4 + 2x + 1


    따라서,


    R(3) = -(3)4 + 2(3) + 1 = -80 + 6 + 1 = -73


    따라서, 정답은 "13"이 아닌 "11"이다.
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7. 좌표평면 위의 두 점 A(3, 1), B(-1, -2)를 지나는 직선과 원점 O(0, 0) 사이의 거리는?

  1. 1
  2. 1/2
  3. √2
  4. √5
(정답률: 알수없음)
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8. 어느 학교 전체 학생의 수학 점수는 평균이 50점, 표준편차가 4점인 정규분포를 따른다고 한다. 이 학교 학생 중 임의로 1명을 선택할 때, 이 학생의 수학 점수가 46점 이상 58점 이하일 확률을 표준정규분포표를 이용하여 구한 값은?

  1. 0.8185
  2. 0.7745
  3. 0.6587
  4. 0.3413
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 평균이 50점이고 표준편차가 4점인 정규분포에서 46점 이상 58점 이하인 구간을 구해보겠습니다.

    z = (x - μ) / σ

    46점을 기준으로 z값을 구해보면,

    z = (46 - 50) / 4 = -1

    58점을 기준으로 z값을 구해보면,

    z = (58 - 50) / 4 = 2

    따라서, 46점 이상 58점 이하인 구간은 z값이 -1 이상 2 이하인 구간입니다.

    이제, 표준정규분포표에서 z값이 -1 이상 2 이하인 구간의 면적을 찾아보면 됩니다.

    z값이 -1일 때의 면적은 0.1587이고, z값이 2일 때의 면적은 0.9772입니다.

    따라서, z값이 -1 이상 2 이하인 구간의 면적은 0.9772 - 0.1587 = 0.8185입니다.

    즉, 이 학교 학생 중 임의로 1명을 선택할 때, 이 학생의 수학 점수가 46점 이상 58점 이하일 확률은 0.8185입니다.
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9. 그림과 같이 함수 y = √x 의 그래프 위의 두 점 P(a, b), Q(c, d)에 대하여 b+d=2 일 때, 두 점 P, Q를 지나는 직선의 기울기는? (단, 0 < a < c)

  1. 1/5
  2. 1/4
  3. 1/3
  4. 1/2
(정답률: 알수없음)
  • 점 P와 Q를 지나는 직선의 기울기는 (d-b)/(c-a)이다. b+d=2이므로 d=2-b이다. 따라서 기울기는 (2-b-b)/(c-a) = (2-2b)/(c-a)이다. y=√x의 그래프 위의 점 P(a,b)에서의 접선의 기울기는 y'=1/(2√a)이다. 따라서 접선의 방정식은 y-b = (1/(2√a))(x-a)이다. 이 접선은 점 P에서 함수 y=√x와 만나므로, y=√x의 방정식에 대입하면 b = √a이다. 마찬가지로 점 Q(c,d)에서의 접선의 방정식은 y-d = (1/(2√c))(x-c)이고, y=√x와 만나므로 d = √c이다. 따라서 b+d = √a + √c = 2이다. 이를 제곱하면 a+c+2√ac=4이다. 이를 정리하면 √ac=2-(a+c)/2이다. 이제 기울기를 구해보자. (2-2b)/(c-a) = (2-2√a)/(c-a) = 2/(c-a) - 2√a/(c-a)이다. √ac=2-(a+c)/2이므로, 2√a/(c-a) = 4√a/(a+c-4)이다. 따라서 기울기는 2/(c-a) - 4√a/(a+c-4)이다. 이를 간단하게 하면 2/(c-a) - 4√a/(a+c-4) = 2/(c-a) - 4√a/(4-(a+c)) = 2/(c-a) - 2√a/(2-(a+c)/2)이다. √a와 √c를 이용하여 b+d=2를 만족하는 a와 c의 조합을 찾아보면, a=1, c=9/4일 때 b+d=2가 성립한다. 따라서 기울기는 2/(9/4-1) - 2√1/(2-(1+9/4)/2) = 8/5 - 2/3 = 1/2이다. 따라서 정답은 "1/2"이다.
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10. 두 일차함수 f(x)=ax+b, g(x)=x-3에 대하여 이고 일 때, 두 상수 a, b의 곱 ab의 값은?

  1. -2
  2. -1
  3. 1
  4. 2
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, f(g(x))를 구해보면 다음과 같습니다.

    f(g(x)) = f(x-3) = a(x-3) + b = ax - 3a + b

    그리고 g(f(x))를 구해보면 다음과 같습니다.

    g(f(x)) = g(ax+b) = ax+b-3

    따라서, 두 함수의 합을 구해보면 다음과 같습니다.

    f(g(x)) + g(f(x)) = ax - 3a + b + ax + b - 3

    = 2ax - 3a + 2b - 3

    이 값이 4x - 6와 같다고 했으므로,

    2ax - 3a + 2b - 3 = 4x - 6

    2ax + 2b = 4x + 3a - 3

    ax + b = 2x + (3a-3)/2

    여기서, 두 일차함수가 만나는 점이 (m, n)이라고 하면,

    m = 2x + (3a-3)/2

    n = ax + b

    따라서, m과 n을 이용하여 a와 b의 값을 구할 수 있습니다.

    m = 2x + (3a-3)/2 = 4x - 6

    3a - 3 = 4(2x - 3)

    3a - 3 = 8x - 12

    3a = 8x - 9

    a = (8x - 9)/3

    n = ax + b = (8x^2 - 9x)/3 + b

    n = 4x - 6

    (8x^2 - 9x)/3 + b = 4x - 6

    8x^2 - 9x + 3b = 12x - 18

    8x^2 - 21x + 3b + 18 = 0

    여기서, 이차방정식의 판별식 D는 다음과 같습니다.

    D = (-21)^2 - 4(8)(3b+18) = 441 - 96b - 576 = -96b - 135

    D가 0보다 크거나 같아야 실근을 가질 수 있으므로,

    -96b - 135 ≥ 0

    b ≤ -135/96

    따라서, b의 최댓값은 -135/96이고, 이때 a의 값은 다음과 같습니다.

    a = (8x - 9)/3

    b = -135/96

    ab = (8x - 9)(-135/96) = -(15x - 27)/8

    x가 어떤 값이든 ab는 항상 -15/8이므로, 정답은 1입니다.
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11. 두 행렬 에 대하여 A+X=AB를 만족시키는 행렬 X는?

(정답률: 알수없음)
  • 행렬의 곱셈은 분배법칙이 성립하므로 A+X=AB는 A+X=B(A의 열벡터 수와 B의 행벡터 수가 같아야 함)로 바꿀 수 있다. 따라서 X=B-A이다. 따라서 보기 중에서 ""가 정답이다.
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12. 다항식 (3x-2)4의 전개식에서 x2의 계수는?

  1. -216
  2. -108
  3. 108
  4. 216
(정답률: 알수없음)
  • 다항식 (3x-2)4를 전개하면 다음과 같습니다.

    (3x-2)4 = (3x)4 - 4(3x)3(2) + 6(3x)2(2)2 - 4(3x)(2)3 + (2)4

    따라서 x2의 계수는 6(3x)2(2)2 = 216입니다.

    이유는 x2의 계수는 (3x)2에 22를 곱한 값인데, (3x)2의 계수는 6이고 22는 4이므로 6 x 4 = 24가 되고, 이를 전개식에서의 계수 9와 곱하면 216이 됩니다.
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13. 이고 일 때, sinθ의 값은?

(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 직각삼각형에서 빗변의 길이는 c, 빗변과 높이의 비율은 sinθ 이므로, sinθ = 높이/c 이다.
    따라서, 이 문제에서는 빗변의 길이가 5, 높이가 3이므로, sinθ = 3/5 이다.
    따라서, 정답은 "" 이다.
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14. 방정식 9x-2 · 3x+1+5 = 0의 두 근을 α, β라 할 때, 32α+32β의 값은?

  1. 13
  2. 26
  3. 39
  4. 52
(정답률: 알수없음)
  • 먼저 방정식 9x-2 · 3x+1+5 = 0을 풀어보면, 3x를 변수로 놓고 이차방정식의 형태로 변환할 수 있습니다.

    3x2-2 · 3x+5 = 0

    이제 이차방정식의 근의 공식을 이용하여 α, β를 구할 수 있습니다.

    α, β = (2 · 3x ± √(4 · 3x2-4 · 5)) / 2

    = 3x ± √(32x-5)

    따라서 32α+32β은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    32α+32β = 32(α+β) · 32(α-β)

    = 32(2 · 3x ± 2√(32x-5)) · 32(±2√(32x-5))

    = 34 · 3x · (32x-5)

    여기서 32x-5은 방정식의 해에 따라 다르게 나타납니다.

    만약 α, β가 실근이라면, 32x-5은 양수이므로 32α+32β은 34 · 3x · (32x-5)로 계산됩니다.

    하지만 α, β가 허근이라면, 32x-5은 음수이므로 32α+32β은 음수가 됩니다.

    따라서 정답은 "26"입니다.
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15. 의 값은?

  1. -4
  2. -1
  3. 2
  4. 5
(정답률: 알수없음)
  • 주어진 그래프는 y = |x - 2| - 3 의 그래프이다. 따라서 x = 2 일 때, y 값이 최소값인데, 이때의 y 값은 |-2| - 3 = 1 - 3 = -2 이다. 따라서 정답은 -2를 나타내는 보기인 "-4"가 된다.
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16. 곡선 y=x3위의 점 (1, 1)에서의 접선이 곡선 y=x2+ax+2에 접하도록 하는 모든 상수 a의 값의 합은?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 알수없음)
  • 곡선 y=x3의 기울기는 x=1에서 1이므로, 접선의 기울기는 1이 됩니다. 따라서 y=x2+ax+2의 기울기도 1이어야 합니다. 이를 만족시키기 위해서는 a=2가 되어야 합니다. 따라서 a의 값의 합은 2입니다.
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17. 자연수 n에 대하여 의 소수 부분을 an이라 할 때, 의 값은?

  1. 1
  2. 1/2
  3. 1/3
  4. 1/4
(정답률: 알수없음)
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18. x에 대한 이차방정식 4x2-2x+k=0 의 두 근이 sinθ, cosθ 일 때, k의 값은?

(정답률: 알수없음)
  • 주어진 이차방정식의 두 근이 sinθ, cosθ 이므로 다음과 같이 식을 쓸 수 있다.

    4x2 - 2x + k = 4(x - sinθ)(x - cosθ) = 0

    여기서 x = sinθ, cosθ 이므로

    4(sinθ - sinθ)(sinθ - cosθ) = 0, 4(cosθ - sinθ)(cosθ - cosθ) = 0

    따라서 k = 4sinθcosθ = 2sin2θ 이다.

    그리고 sin2θ = 2sinθcosθ 이므로 k = sin2θ 이다.

    따라서 정답은 "" 이다.
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19. 양의 실수 x, y, z가 비례식 (x+y) : (y+z) : (z+x) = 3 : 4 : 5를 만족할 때, 의 값은?

  1. 9/14
  2. 11/14
  3. 13/14
  4. 15/14
(정답률: 알수없음)
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20. 수열 {an}이 모든 자연수 n에 대하여 를 만족시킨다. 일 때, p+q의 값은? (단, p와 q는 서로소인 자연수이다)

  1. 24
  2. 27
  3. 30
  4. 33
(정답률: 알수없음)
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