수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

자연계열 I 2번

문제

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문제 2-1 예시 답안

+3점 · [2-1] log1.01365=1.5695\displaystyle \log1.01^{365}=1.5695를 계산하면

a=1.01365\displaystyle a=1.01^{365}라 놓으면, 상용로그표에 의해서 loga=365log1.01=365×0.0043=1.5695\displaystyle \log a=365\log1.01=365\times0.0043=1.5695이다.

+2점 · [2-1] log3.71=0.5694<0.5695<0.5705=log3.72\displaystyle \log3.71=0.5694<0.5695<0.5705=\log3.72를 제시하면

상용로그표에 의하면, log3.71=0.5694<0.5695<0.5705=log3.72\displaystyle \log3.71=0.5694<0.5695<0.5705=\log3.72이므로log37.1=1+log3.71=1.5694<1.5695<1.5705=1+log3.72=log37.2\displaystyle \log37.1=1+\log3.71=1.5694<1.5695<1.5705=1+\log3.72=\log37.2이다.

+5점 · [2-1] m\displaystyle m을 찾으면

따라서 37.1<a<37.2\displaystyle 37.1<a<37.2이므로 m=37\displaystyle m=37이다.

문제 2-2 예시 답안

+5점 · [2-2] f(n)=k=1n1(34k22k+1)\displaystyle f(n)=\sum_{k=1}^{n-1}(3\cdot4^k-2\cdot2^{k+1})을 찾으면 +5점 · [2-2] f(n)=44n182n1+4\displaystyle f(n)=4\cdot4^{n-1}-8\cdot2^{n-1}+4 또는 f(n)=(2n2)2\displaystyle f(n)=(2^n-2)^2을 계산하면 +5점 · [2-2] 자연수 n\displaystyle n의 최솟값 n=6\displaystyle n=6을 찾으면

g(x)=22x\displaystyle g(x)=2\cdot2^x, h(x)=34x\displaystyle h(x)=3\cdot4^x라 놓으면, x0\displaystyle x\ge0에서 g(x)h(x)\displaystyle g(x)\le h(x)임을 알 수 있다. 자연수 k\displaystyle k에 대하여 g(k+1)=22k+1\displaystyle g(k+1)=2\cdot2^{k+1}, h(k)=34k\displaystyle h(k)=3\cdot4^k이므로, 한 변의 길이가 1이고 네 꼭짓점이 모두 자연수 쌍의 좌표를 가지는 정사각형 중에서 영역 {(x,y)kxk+1,g(x)yh(x)}\displaystyle \{(x,y)\mid k\le x\le k+1,g(x)\le y\le h(x)\}에 포함되는 것의 개수는 34k22k+1\displaystyle 3\cdot4^k-2\cdot2^{k+1}이다. (아래의 그림 참조) 따라서f(n)=k=1n1(34k22k+1)=12(4n11)418(2n11)21=(22n12)2=(2n2)22016\displaystyle \begin{aligned}f(n)&=\sum_{k=1}^{n-1}(3\cdot4^k-2\cdot2^{k+1})=\frac{12(4^{n-1}-1)}{4-1}-\frac{8(2^{n-1}-1)}{2-1}\\&=(2\cdot2^{n-1}-2)^2=(2^n-2)^2\ge2016\end{aligned}이므로 (2n2)22016>1936=442\displaystyle (2^n-2)^2\ge2016>1936=44^2이다. 즉, 2n>44+2=46\displaystyle 2^n>44+2=46이다. 452=2025>2016\displaystyle 45^2=2025>2016이므로 (2n2)22016\displaystyle (2^n-2)^2\ge2016을 만족하는 최소의 자연수 n\displaystyle nn=6\displaystyle n=6이다.

두 지수함수 사이에 놓인 한 변의 길이가 1인 정사각형

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