[문제 2-1]
+5점 · 사인법칙을 이용하여 (1)과 같은 관계를 알아낸 경우
- E(0점): 문제의 의미를 알지 못한다.
- A(5점): 해당하는 결과를 얻었다. ∠ O A 2 A 1 = 180 ∘ − 30 ∘ − 15 ∘ = 135 ∘ \displaystyle \angle\mathrm{OA}_2\mathrm{A}_1=180^\circ-30^\circ-15^\circ=135^\circ ∠ OA 2 A 1 = 18 0 ∘ − 3 0 ∘ − 1 5 ∘ = 13 5 ∘ 이므로, 삼각형 O A 1 A 2 \displaystyle \mathrm{OA}_1\mathrm{A}_2 OA 1 A 2 에 사인법칙을 적용하면O A 2 ‾ sin 15 ∘ = O A 1 ‾ sin 135 ∘ . ( 1 ) \displaystyle \frac{\overline{\mathrm{OA}_2}}{\sin15^\circ}=\frac{\overline{\mathrm{OA}_1}}{\sin135^\circ}.\qquad(1) sin 1 5 ∘ OA 2 = sin 13 5 ∘ OA 1 . ( 1 )
+5점 · (2)와 같이 선분 O A 2 \displaystyle \mathrm{OA}_2 OA 2 의 길이를 구한 경우
- E(0점): 문제의 의미를 알지 못한다.
- A(5점): 해당하는 결과를 얻었다. sin 135 ∘ = sin ( 180 ∘ − 45 ∘ ) = sin 45 ∘ = 1 2 \displaystyle \sin135^\circ=\sin(180^\circ-45^\circ)=\sin45^\circ=\frac1{\sqrt2} sin 13 5 ∘ = sin ( 18 0 ∘ − 4 5 ∘ ) = sin 4 5 ∘ = 2 1 이므로, (1)에 의하여O A 2 ‾ = 1 4 1 2 ⋅ 1 = 2 4 . ( 2 ) \displaystyle \overline{\mathrm{OA}_2}=\frac{\frac14}{\frac1{\sqrt2}}\cdot1=\frac{\sqrt2}4.\qquad(2) OA 2 = 2 1 4 1 ⋅ 1 = 4 2 . ( 2 )
+5점 · 사인법칙을 이용하여 (3)과 같은 관계를 알아낸 경우
- E(0점): 문제의 의미를 알지 못한다.
- A(5점): 해당하는 결과를 얻었다. 삼각형 O A 2 A 3 \displaystyle \mathrm{OA}_2\mathrm{A}_3 OA 2 A 3 에 사인법칙을 적용하면 O A 3 ‾ sin 30 ∘ = O A 2 ‾ sin 135 ∘ ( 3 ) \displaystyle \frac{\overline{\mathrm{OA}_3}}{\sin30^\circ}=\frac{\overline{\mathrm{OA}_2}}{\sin135^\circ}\qquad(3) sin 3 0 ∘ OA 3 = sin 13 5 ∘ OA 2 ( 3 )
+5점 · (4)와 같이 선분 O A 3 \displaystyle \mathrm{OA}_3 OA 3 의 길이를 구한 경우
- E(0점): 문제의 의미를 알지 못한다.
- A(5점): 해당하는 결과를 얻었다. 이므로, (2)에 의하여 O A 3 ‾ = 1 2 1 2 ⋅ 2 4 = 1 4 . ( 4 ) \displaystyle \overline{\mathrm{OA}_3}=\frac{\frac12}{\frac1{\sqrt2}}\cdot\frac{\sqrt2}4=\frac14.\qquad(4) OA 3 = 2 1 2 1 ⋅ 4 2 = 4 1 . ( 4 )
[문제 2-2]
+15점 · 삼각형의 각들의 관계를 파악하고 이를 이용하여 (16)과 같이 사인법칙을 적용한 경우
- E(0점): 문제의 의미를 알지 못한다.
- B(8점): n \displaystyle n n 이 홀수 혹은 짝수인 경우들 중 하나만 답을 얻었다.
- A(15점): n \displaystyle n n 이 홀수, 짝수인 경우들 모두 답을 얻었다. 제시문의 조건 (다), (라)에 의하여, 자연수 n \displaystyle n n 에 대하여 ∠ A n + 2 O A n + 3 = ∠ O A n + 1 A n + 2 = ∠ A n O A n + 1 , ∠ O A n + 2 A n + 3 = ∠ A n + 1 O A n + 2 = ∠ O A n A n + 1 \displaystyle \begin{aligned}\angle\mathrm{A}_{n+2}\mathrm{OA}_{n+3}&=\angle\mathrm{OA}_{n+1}\mathrm{A}_{n+2}=\angle\mathrm{A}_n\mathrm{OA}_{n+1},\\\angle\mathrm{OA}_{n+2}\mathrm{A}_{n+3}&=\angle\mathrm{A}_{n+1}\mathrm{OA}_{n+2}=\angle\mathrm{OA}_n\mathrm{A}_{n+1}\end{aligned} ∠ A n + 2 OA n + 3 ∠ OA n + 2 A n + 3 = ∠ OA n + 1 A n + 2 = ∠ A n OA n + 1 , = ∠ A n + 1 OA n + 2 = ∠ OA n A n + 1 이므로, 조건 (가), (나)에 의하여 <그림 5>과 같이 ∠ A n O A n + 1 = 30 ∘ , ∠ O A n A n + 1 = 15 ∘ , n : \displaystyle \angle\mathrm{A}_n\mathrm{OA}_{n+1}=30^\circ,\ \angle\mathrm{OA}_n\mathrm{A}_{n+1}=15^\circ,\quad n: ∠ A n OA n + 1 = 3 0 ∘ , ∠ OA n A n + 1 = 1 5 ∘ , n : 홀수,∠ A n O A n + 1 = 15 ∘ , ∠ O A n A n + 1 = 30 ∘ , n : \displaystyle \angle\mathrm{A}_n\mathrm{OA}_{n+1}=15^\circ,\ \angle\mathrm{OA}_n\mathrm{A}_{n+1}=30^\circ,\quad n: ∠ A n OA n + 1 = 1 5 ∘ , ∠ OA n A n + 1 = 3 0 ∘ , n : 짝수. ( 15 ) \displaystyle (15) ( 15 )
<그림 5> 따라서 삼각형 O A n A n + 1 \displaystyle \mathrm{OA}_n\mathrm{A}_{n+1} OA n A n + 1 에 사인법칙을 적용하면 a n + 1 sin 15 ∘ = a n sin 135 ∘ , n : \displaystyle \frac{a_{n+1}}{\sin15^\circ}=\frac{a_n}{\sin135^\circ},\quad n: sin 1 5 ∘ a n + 1 = sin 13 5 ∘ a n , n : 홀수,a n + 1 sin 30 ∘ = a n sin 135 ∘ , n : \displaystyle \frac{a_{n+1}}{\sin30^\circ}=\frac{a_n}{\sin135^\circ},\quad n: sin 3 0 ∘ a n + 1 = sin 13 5 ∘ a n , n : 짝수 ( 16 ) \displaystyle (16) ( 16 )
+10점 · (17)과 같이 a n \displaystyle a_n a n 과 a n + 1 \displaystyle a_{n+1} a n + 1 의 관계를 표현한 경우
- E(0점): 문제의 의미를 알지 못한다.
- B(5점): n \displaystyle n n 이 홀수 혹은 짝수인 경우들 중 하나만 답을 얻었다.
- A(10점): n \displaystyle n n 이 홀수, 짝수인 경우들 모두 답을 얻었다. 이므로, a n + 1 = 1 4 1 2 ⋅ a n = 2 4 a n , n : \displaystyle a_{n+1}=\frac{\frac14}{\frac1{\sqrt2}}\cdot a_n=\frac{\sqrt2}4a_n,\quad n: a n + 1 = 2 1 4 1 ⋅ a n = 4 2 a n , n : 홀수,a n + 1 = 1 2 1 2 ⋅ a n = 2 2 a n , n : \displaystyle a_{n+1}=\frac{\frac12}{\frac1{\sqrt2}}\cdot a_n=\frac{\sqrt2}2a_n,\quad n: a n + 1 = 2 1 2 1 ⋅ a n = 2 2 a n , n : 짝수. ( 17 ) \displaystyle (17) ( 17 )
+5점 · (18)과 같이 제시문의 조건들을 이용하여 a n \displaystyle a_n a n 과 a n + 2 \displaystyle a_{n+2} a n + 2 의 관계를 얻은 경우
- E(0점): 문제의 의미를 알지 못한다.
- A(5점): 해당하는 결과를 얻었다. (17) 의하여 a n + 2 = 2 4 ⋅ 2 2 ⋅ a n = 1 4 a n , n : \displaystyle a_{n+2}=\frac{\sqrt2}4\cdot\frac{\sqrt2}2\cdot a_n=\frac14a_n,\quad n: a n + 2 = 4 2 ⋅ 2 2 ⋅ a n = 4 1 a n , n : 자연수 ( 18 ) \displaystyle (18) ( 18 )
+10점 · (19), (20)과 같이 등비수열들의 첫째항, 공비를 구한 경우
- E(0점): 문제의 의미를 알지 못한다.
- B(5점): n \displaystyle n n 이 홀수 혹은 짝수인 경우들 중 하나만 답을 얻었다.
- A(10점): n \displaystyle n n 이 홀수, 짝수인 경우들 모두 답을 얻었다. 이고, a 1 = O A 1 ‾ = 1 \displaystyle a_1=\overline{\mathrm{OA}_1}=1 a 1 = OA 1 = 1 이므로, 수열 a 1 , a 3 , a 5 , ⋯ \displaystyle a_1,a_3,a_5,\cdots a 1 , a 3 , a 5 , ⋯ 는 첫째항 1 \displaystyle 1 1 , 공비 1 4 \displaystyle \frac14 4 1 인 등비수열. ( 19 ) \displaystyle (19) ( 19 ) (2)에 의하여 a 2 = O A 2 ‾ = 2 4 \displaystyle a_2=\overline{\mathrm{OA}_2}=\frac{\sqrt2}4 a 2 = OA 2 = 4 2 이므로, (17)에 의하여 수열 a 2 , a 4 , a 6 , ⋯ \displaystyle a_2,a_4,a_6,\cdots a 2 , a 4 , a 6 , ⋯ 는 첫째항 2 4 \displaystyle \frac{\sqrt2}4 4 2 , 공비 1 4 \displaystyle \frac14 4 1 인 등비수열. ( 20 ) \displaystyle (20) ( 20 )
[문제 2-3]
+15점 · (39)와 같이 T n \displaystyle T_n T n 을 n \displaystyle n n 으로 표현한 경우
- E(0점): 문제의 의미를 알지 못한다.
- B(8점): n \displaystyle n n 이 홀수 혹은 짝수인 경우들 중 하나만 답을 얻었다.
- A(15점): n \displaystyle n n 이 홀수, 짝수인 경우들 모두 답을 얻었다. 자연수 n \displaystyle n n 에 대하여 삼각형 O A n A n + 1 \displaystyle \mathrm{OA}_n\mathrm{A}_{n+1} OA n A n + 1 의 넓이 T n \displaystyle T_n T n 은 T n = 1 2 ⋅ O A n ‾ ⋅ O A n + 1 ‾ ⋅ sin ( ∠ A n O A n + 1 ) = 1 2 a n ⋅ a n + 1 ⋅ sin ( ∠ A n O A n + 1 ) \displaystyle T_n=\frac12\cdot\overline{\mathrm{OA}_n}\cdot\overline{\mathrm{OA}_{n+1}}\cdot\sin(\angle\mathrm{A}_n\mathrm{OA}_{n+1})=\frac12a_n\cdot a_{n+1}\cdot\sin(\angle\mathrm{A}_n\mathrm{OA}_{n+1}) T n = 2 1 ⋅ OA n ⋅ OA n + 1 ⋅ sin ( ∠ A n OA n + 1 ) = 2 1 a n ⋅ a n + 1 ⋅ sin ( ∠ A n OA n + 1 ) 이므로, (15), (17)에 의하여 T n = 1 2 ⋅ a n ⋅ 2 4 a n ⋅ sin 30 ∘ = 2 16 a n 2 , n : \displaystyle T_n=\frac12\cdot a_n\cdot\frac{\sqrt2}4a_n\cdot\sin30^\circ=\frac{\sqrt2}{16}a_n^2,\quad n: T n = 2 1 ⋅ a n ⋅ 4 2 a n ⋅ sin 3 0 ∘ = 16 2 a n 2 , n : 홀수,T n = 1 2 ⋅ a n ⋅ 2 2 a n ⋅ sin 15 ∘ = 2 4 ⋅ 1 4 a n 2 = 2 16 a n 2 , n : \displaystyle T_n=\frac12\cdot a_n\cdot\frac{\sqrt2}2a_n\cdot\sin15^\circ=\frac{\sqrt2}4\cdot\frac14a_n^2=\frac{\sqrt2}{16}a_n^2,\quad n: T n = 2 1 ⋅ a n ⋅ 2 2 a n ⋅ sin 1 5 ∘ = 4 2 ⋅ 4 1 a n 2 = 16 2 a n 2 , n : 짝수.[문제 2-2]의 결과인 (19), (20)에 의하여, 자연수 n \displaystyle n n 에 대하여 a 2 n − 1 = 1 ⋅ ( 1 4 ) n − 1 , a 2 n = 2 4 ⋅ ( 1 4 ) n − 1 \displaystyle a_{2n-1}=1\cdot\left(\frac14\right)^{n-1},\quad a_{2n}=\frac{\sqrt2}4\cdot\left(\frac14\right)^{n-1} a 2 n − 1 = 1 ⋅ ( 4 1 ) n − 1 , a 2 n = 4 2 ⋅ ( 4 1 ) n − 1 이므로, 자연수 n \displaystyle n n 에 대하여 T 2 n − 1 = 2 16 ⋅ { ( 1 4 ) n − 1 } 2 = 2 16 ⋅ ( 1 16 ) n − 1 , T 2 n = 2 16 ⋅ { 2 4 ( 1 4 ) n − 1 } 2 = 2 128 ⋅ ( 1 16 ) n − 1 . ( 39 ) \displaystyle \begin{aligned}T_{2n-1}&=\frac{\sqrt2}{16}\cdot\left\{\left(\frac14\right)^{n-1}\right\}^2=\frac{\sqrt2}{16}\cdot\left(\frac1{16}\right)^{n-1},\\T_{2n}&=\frac{\sqrt2}{16}\cdot\left\{\frac{\sqrt2}4\left(\frac14\right)^{n-1}\right\}^2=\frac{\sqrt2}{128}\cdot\left(\frac1{16}\right)^{n-1}.\end{aligned}\qquad(39) T 2 n − 1 T 2 n = 16 2 ⋅ { ( 4 1 ) n − 1 } 2 = 16 2 ⋅ ( 16 1 ) n − 1 , = 16 2 ⋅ { 4 2 ( 4 1 ) n − 1 } 2 = 128 2 ⋅ ( 16 1 ) n − 1 . ( 39 )
+15점 · (40)과 같이 log 2 T n \displaystyle \log_2 T_n log 2 T n 을 n \displaystyle n n 으로 표현한 경우
- E(0점): 문제의 의미를 알지 못한다.
- B(8점): n \displaystyle n n 이 홀수 혹은 짝수인 경우들 중 하나만 답을 얻었다.
- A(15점): n \displaystyle n n 이 홀수, 짝수인 경우들 모두 답을 얻었다. (39)에 의하여 자연수 n \displaystyle n n 에 대하여 log 2 T 2 n − 1 = log 2 { 2 16 ( 1 16 ) n − 1 } = − 4 n + 1 2 , log 2 T 2 n = log 2 { 2 128 ( 1 16 ) n − 1 } = − 4 n − 5 2 . ( 40 ) \displaystyle \begin{aligned}\log_2 T_{2n-1}&=\log_2\left\{\frac{\sqrt2}{16}\left(\frac1{16}\right)^{n-1}\right\}=-4n+\frac12,\\\log_2 T_{2n}&=\log_2\left\{\frac{\sqrt2}{128}\left(\frac1{16}\right)^{n-1}\right\}=-4n-\frac52.\end{aligned}\qquad(40) log 2 T 2 n − 1 log 2 T 2 n = log 2 { 16 2 ( 16 1 ) n − 1 } = − 4 n + 2 1 , = log 2 { 128 2 ( 16 1 ) n − 1 } = − 4 n − 2 5 . ( 40 )
+10점 · (41)를 얻은 경우
- E(0점): 문제의 의미를 알지 못한다.
- B(5점): (41)의 첫 번째 등식에 해당하는 결과까지만 얻었다.
- A(10점): (41)의 최종 결과를 얻었다. 따라서 ∑ n = 1 2 N log 2 T n = ∑ n = 1 N log 2 T 2 n − 1 + ∑ n = 1 N log 2 T 2 n = ∑ n = 1 N ( − 4 n + 1 2 ) + ∑ n = 1 N ( − 4 n − 5 2 ) = ∑ n = 1 N ( − 8 n − 2 ) = − 8 ⋅ 1 2 N ( N + 1 ) − 2 N = − 4 N 2 − 6 N , N : \displaystyle \begin{aligned}\sum_{n=1}^{2N}\log_2 T_n&=\sum_{n=1}^N\log_2 T_{2n-1}+\sum_{n=1}^N\log_2 T_{2n}\\&=\sum_{n=1}^N\left(-4n+\frac12\right)+\sum_{n=1}^N\left(-4n-\frac52\right)=\sum_{n=1}^N(-8n-2)\\&=-8\cdot\frac12N(N+1)-2N=-4N^2-6N,\end{aligned}\quad N: n = 1 ∑ 2 N log 2 T n = n = 1 ∑ N log 2 T 2 n − 1 + n = 1 ∑ N log 2 T 2 n = n = 1 ∑ N ( − 4 n + 2 1 ) + n = 1 ∑ N ( − 4 n − 2 5 ) = n = 1 ∑ N ( − 8 n − 2 ) = − 8 ⋅ 2 1 N ( N + 1 ) − 2 N = − 4 N 2 − 6 N , N : 자연수. ( 41 ) \displaystyle (41) ( 41 )