단국대 2012학년도 수시 2차 자연계열 1번 · mathesis.kr/archive/dankook/2012su_2/jayeon_1
[논제 1] (배점 10점)
직각삼각형의 세 변 x,y,z가 이 순서대로 등비수열을 이루므로 r을 공비라고 하면, y=xr,z=xr2이다. x,xr,xr2는 삼각형의 세변의 길이이므로 x>0,xr>0,xr2>0이다. 따라서 r>0 이다. r>1인 경우는 세변의 길이는 x<xr<xr2이고, 0<r<1인 경우는 x>xr>xr2이다.(r=1인 경우는 피타고라스 정리를 만족하지 못한다.)
x,xr,xr2은 직각삼각형의 세 변의 길이이므로 피타고라스 정리에 의해 다음 ①, ② 중 하나를 만족한다.x2+(xr)2=(xr2)2에서 r4−r2−1=0⋯⋯①(xr)2+(xr2)2=x2에서 r4+r2−1=0⋯⋯②
위의 r에 관한 방정식 ①, ②에서 r>0인 실수 r의 해를 구하면①에서 r=22+25, ②에서 r=2−2+25 이다.
[논제 2] (배점 10점)
직각삼각형 T(a,b,c)의 넓이와 둘레의 길이가 같으므로a+b+c=21ab⋯⋯①이고, 피타고라스 정리에 의해a2+b2=c2⋯⋯②이다. ①로부터 얻은 c=21ab−a−b를 ②에 대입하면a2+b2=(21ab−a−b)2=41a2b2+a2+b2−a2b−ab2+2ab 에서0=ab(41ab−a−b+2) 이다. ab>0이므로0=ab−4a−4b+8 즉,(a−4)(b−4)=8=23⋯⋯③
이다. a,b가 모두 자연수이므로 방정식 ③을 만족하는 경우는(a=5, b=12 또는 a=6, b=8) 이거나 (a=12, b=5 또는 a=8, b=6)뿐이다. 따라서 구하는 피타고라스 삼중쌍은 {6,8,10},{5,12,13} 이다.
[논제 3] (배점 10점)
주어진 조건 c1=5,c2=13,c3=25,c4=41,c5=61,c6=85,⋯에서(c6−c5)−(c5−c4)=(c5−c4)−(c4−c3)=⋯=(c3−c2)−(c2−c1)=4이므로 수열 {cn}의 계차수열은 공차가 4인 등차수열이다.Comment. 주어진 여섯 항만으로 계차수열이 등차수열이라고 단정할 수는 없다. 이 풀이는 같은 규칙이 계속된다고 해석한 것이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.따라서 수열 {cn}의 일반항은 cn=5+k=1∑n−1(4k+4)=2n2+2n+1 이다.
T(an,bn,cn)의 내접원의 반지름이 n이므로 직각삼각형의 내접원 성질에 의해cn=(an−n)+(bn−n) 이다.따라서 n=21(an+bn−cn), 즉 an+bn=2n2+4n+1⋯⋯①이다. T(an,bn,cn)의 넓이가 21anbn=21n(an+bn+cn)이므로anbn=2n(n+1)(2n+1)⋯⋯②이다. ①과 ②로부터an=2n+1,bn=2n(n+1) 이거나 an=2n(n+1),bn=2n+1이다. 따라서 구하는 피타고라스 삼중쌍은 {2n+1,2n2+2n,2n2+2n+1}이다.