수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

자연계열 III 3-2번

문제

[문제 3] 다음을 읽고 문제에 답하시오.

● 함수 f(x)\displaystyle f(x)가 구간 [a,b]\displaystyle [a,b]에서 연속이고 f(x)≥0\displaystyle f(x)\ge0이면, 정적분 ∫abf(x) dx\displaystyle \int_a^bf(x)\,dx는 곡선 y=f(x)\displaystyle y=f(x), 직선 x=a\displaystyle x=a, 직선 x=b\displaystyle x=b와 x\displaystyle x축으로 둘러싸인 도형의 넓이를 나타낸다.

● 미분가능한 함수 g(t)\displaystyle g(t)에 대하여 x=g(t)\displaystyle x=g(t)로 놓으면, 다음 식이 성립한다.

∫f(x) dx=∫f(g(t))g′(t) dt\displaystyle \int f(x)\,dx=\int f(g(t))g^{\prime}(t)\,dt

● 수열 {ak}\displaystyle \{a_k\}, {bk}\displaystyle \{b_k\}와 상수 c\displaystyle c에 대하여, 다음 식이 성립한다.

∑k=0n(cak+bk)=c∑k=0nak+∑k=0nbk\displaystyle \sum_{k=0}^n(ca_k+b_k)=c\sum_{k=0}^na_k+\sum_{k=0}^nb_k

[문제 3-2] a0=3\displaystyle a_0=3이고 자연수 i\displaystyle i에 대하여 ai=3−i\displaystyle a_i=3-i인 수열이 있다. 음이 아닌 정수 n\displaystyle n에 대하여 bn=∑k=0nan−kak\displaystyle b_n=\sum_{k=0}^na_{n-k}a_k라 할 때, bn\displaystyle b_n의 최솟값을 구하시오. [15점]

해설강의 준비중

논술 합성곱

관련 개념강의 준비중

[문제 3-2]

+5점 · bn=16(n3−18n2+35n+54)\displaystyle b_n=\frac16(n^3-18n^2+35n+54)을 구한다.

bn=16(n3−18n2+35n+54)=16(n+1)(n2−19n+54)\displaystyle b_n=\frac16(n^3-18n^2+35n+54)=\frac16(n+1)(n^2-19n+54)이다.

+7점 · 그래프의 개형을 고려해서 n=9,10,11,12\displaystyle n=9,10,11,12 조사한다. 아니면 미분 등을 이용하여 n=10,11\displaystyle n=10,11 조사한다.

삼차함수 f(x)=16(x+1)(x2−19x+54)\displaystyle f(x)=\frac16(x+1)(x^2-19x+54)의 그래프의 개형을 그려해 보자. 근이 x=−1\displaystyle x=-1, 19−1452≈3.5\displaystyle \frac{19-\sqrt{145}}2\approx3.5, 19+1452≈15.5\displaystyle \frac{19+\sqrt{145}}2\approx15.5이므로 n=4,5,⋯ ,15\displaystyle n=4,5,\cdots,15일 때 bn\displaystyle b_n이 음수가 나온다. 그래프의 개형을 고려해서 n=9,10,11,12\displaystyle n=9,10,11,12인 경우만 조사해 보면 된다.

+3점 · b11=−68\displaystyle b_{11}=-68 구하면

b10=−66\displaystyle b_{10}=-66이고 b11=−68\displaystyle b_{11}=-68이므로 최솟값은 −68\displaystyle -68이다.

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