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H3-VEC-2026-05-22-D5-BULK001매우 어려움벡터

구 위 점과 고정점들로 정의된 벡터 내적의 최댓값

구 위를 움직이는 점과 고정된 점들로 정의된 두 벡터의 내적의 최댓값을 구하는 문제입니다.

2026학년도 수능고등학교 3학년

문제

좌표공간에 원점 O(0,0,0)\mathrm{O}(0,0,0)과 두 점 A(2,2,0)\mathrm{A}(2,2,0), B(0,0,22)\mathrm{B}(0,0,2\sqrt{2})가 있다. 구 S:x2+y2+z2=16S: x^2+y^2+z^2=16 위를 움직이는 점 P\mathrm{P}에 대하여, 선분 AP\mathrm{AP}의 중점을 M\mathrm{M}이라 하자. 점 Q\mathrm{Q}는 선분 OM\mathrm{OM} 위에 있으며 2OQ=OM2|\vec{\mathrm{OQ}}| = |\vec{\mathrm{OM}}|을 만족시킨다. 이때, BQBM\vec{\mathrm{BQ}} \cdot \vec{\mathrm{BM}}의 최댓값은?

<defs>
    <marker id="arrow" markerWidth="6" markerHeight="6" refX="3" refY="3" orient="auto" markerUnits="strokeWidth">
        <path d="M0,0 L0,6 L6,3 z" fill="#1F2937" />
    </marker>
</defs>

<style>
    .line {
        stroke:#1F2937;
        stroke-width:2;
        fill:none;
    }
    .point-label {
        font-family: 'Noto Sans KR', sans-serif;
        font-size: 14px;
        fill: #1F2937;
        text-anchor: middle;
        dominant-baseline: middle;
    }
    .axis-label {
        font-family: 'Noto Sans KR', sans-serif;
        font-size: 14px;
        fill: #1F2937;
        text-anchor: middle;
        dominant-baseline: middle;
    }
    .dot {
        fill: #1F2937;
        stroke: none;
    }
</style>

<!--
    Projection function used for points:
    (x,y,z) -> (px, py)
    unit_scale = 20
    center_x = 200, center_y = 200
    px = center_x + x * unit_scale - y * unit_scale * 0.5
    py = center_y - z * unit_scale - y * unit_scale * 0.5
-->

<!-- Coordinate Axes -->
<!-- X-axis -->
<line x1="200" y1="200" x2="300" y2="200" class="line" marker-end="url(#arrow)" />
<!-- Y-axis -->
<line x1="200" y1="200" x2="150" y2="150" class="line" marker-end="url(#arrow)" />
<!-- Z-axis -->
<line x1="200" y1="200" x2="200" y2="100" class="line" marker-end="url(#arrow)" />

<!-- Axis labels -->
<text x="310" y="200" class="axis-label">X</text>
<text x="140" y="165" class="axis-label">Y</text>
<text x="200" y="90" class="axis-label">Z</text>

<!-- Sphere S -->
<ellipse cx="200" cy="200" rx="80" ry="56" class="line" stroke-dasharray="4 4" />
<text x="200" y="265" class="point-label">S</text> <!-- Label for sphere -->

<!-- Origin O(0,0,0) -->
<circle cx="200" cy="200" r="3" class="dot" />
<text x="190" y="210" class="point-label">O</text>

<!-- Point A(2,2,0) -->
<circle cx="220" cy="180" r="3" class="dot" />
<text x="230" y="180" class="point-label">A</text>

<!-- Point B(0,0,2√2) -->
<circle cx="200" cy="143.43" r="3" class="dot" />
<text x="190" y="143.43" class="point-label">B</text>

<!-- Point P(0,0,4) - an example point on sphere S for illustration -->
<circle cx="200" cy="120" r="3" class="dot" />
<text x="190" y="120" class="point-label">P</text>

<!-- Segment AP -->
<line x1="220" y1="180" x2="200" y2="120" class="line" />

<!-- Midpoint M of AP (for P(0,0,4), M is (1,1,2)) -->
<circle cx="210" cy="150" r="3" class="dot" />
<text x="220" y="150" class="point-label">M</text>

<!-- Segment OM -->
<line x1="200" y1="200" x2="210" y2="150" class="line" />

<!-- Point Q on OM such that 2|OQ| = |OM| (Q is midpoint of OM)
     For M(1,1,2), Q is (0.5,0.5,1) -->
<circle cx="205" cy="175" r="3" class="dot" />
<text x="215" y="175" class="point-label">Q</text>

<!-- Vector BQ -->
<line x1="200" y1="143.43" x2="205" y2="175" class="line" marker-end="url(#arrow)" />

<!-- Vector BM -->
<line x1="200" y1="143.43" x2="210" y2="150" class="line" marker-end="url(#arrow)" />
🔐

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