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2026학년도 9월 모의평가 수학 기하 26번 풀이·해설

공간도형과 공간좌표정답 1 · 평가원 정답표 검증 완료

어떤 문제인가

이 문제는 3차원 입체도형(직육면체) 공간에서 한 점과 직선 사이의 거리를 구하는 문제입니다. 공간에서의 거리를 평면으로 끌고 내려와 해결하기 위해 다음과 같은 핵심 개념들을 사용합니다.

2026학년도 9월 모평 수학 기하 26번의 원본 그림입니다. 점의 이름과 위치 관계를 아래 풀이와 함께 확인해 보세요.

단계별 풀이

1단계: 삼수선의 정리를 이용해 '점 $A$와 직선 $FH$ 사이의 거리'가 무엇인지 정의하기

공간에서 점 $A$에서 직선 $FH$에 내린 수선의 발을 $K$라고 해봅시다. 우리가 구하고자 하는 거리는 바로 선분 $\overline{\mathrm{AK}}$의 길이입니다. 이 길이를 구하기 위해 삼수선의 정리를 적용해 볼까요?

따라서, 우리가 구하고자 하는 거리는 직각삼각형 $\mathrm{AEK}$의 빗변인 $\overline{\mathrm{AK}}$의 길이입니다.

이때 $\overline{\mathrm{AE}} \perp \overline{\mathrm{EK}}$이므로 피타고라스 정리에 의해 다음 식이 성립합니다.

$$\overline{\mathrm{AK}} = \sqrt{\overline{\mathrm{AE}}^2 + \overline{\mathrm{EK}}^2}$$

우리는 이미 $\overline{\mathrm{AE}} = 1$임을 알고 있으므로, 이제 $\overline{\mathrm{EK}}$의 길이만 구하면 됩니다!

2단계: 밑면에서 $\overline{\mathrm{EK}}$의 길이 구하기

밑면인 직사각형 $EFGH$만 따로 떼어놓고 생각해 봅시다.

직각삼각형 $\mathrm{EFH}$에서 피타고라스 정리를 사용해 대각선 $\overline{\mathrm{FH}}$의 길이를 먼저 구합니다.

$$\overline{\mathrm{FH}} = \sqrt{\overline{\mathrm{EF}}^2 + \overline{\mathrm{EH}}^2} = \sqrt{10^2 + 5^2} = \sqrt{125} = 5\sqrt{5}$$

이제 삼각형 $\mathrm{EFH}$의 넓이를 두 가지 방법으로 구해서 높이인 $\overline{\mathrm{EK}}$를 찾아봅시다.

$$\text{넓이} = \frac{1}{2} \times 10 \times 5 = 25$$

$$\text{넓이} = \frac{1}{2} \times 5\sqrt{5} \times \overline{\mathrm{EK}}$$

두 넓이는 같아야 하므로 식을 세워봅니다.

$$\frac{1}{2} \times 5\sqrt{5} \times \overline{\mathrm{EK}} = 25$$

$$5\sqrt{5} \times \overline{\mathrm{EK}} = 50$$

$$\overline{\mathrm{EK}} = \frac{10}{\sqrt{5}} = 2\sqrt{5}$$

3단계: 최종 거리 $\overline{\mathrm{AK}}$ 구하기

이제 다시 공간으로 돌아와서, 직각삼각형 $\mathrm{AEK}$에 피타고라스 정리를 적용합니다.

$$\overline{\mathrm{AK}} = \sqrt{\overline{\mathrm{AE}}^2 + \overline{\mathrm{EK}}^2}$$

$$\overline{\mathrm{AK}} = \sqrt{1^2 + (2\sqrt{5})^2} = \sqrt{1 + 20} = \sqrt{21}$$

따라서 점 $A$와 직선 $FH$ 사이의 거리는 $\sqrt{21}$입니다.

답

① $\sqrt{21}$

확인해보기

만약 이 문제에서 다른 조건은 모두 같고, 직육면체의 높이인 $\overline{\mathrm{AE}}$의 길이만 $1$에서 $4$로 바뀐다면, 점 $\mathrm{A}$와 직선 $\mathrm{FH}$ 사이의 거리는 얼마가 될까요? 오늘 배운 단계를 차근차근 적용해서 스스로 계산해 보세요!

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문항 원문은 저작권(한국교육과정평가원) 보호 대상이라 싣지 않습니다. 문제지·정답표 원문은 평가원 기출문제 게시판에서 내려받을 수 있습니다 ↗