수리논술, 이게 다다.

자연계열 1번

오류 제보

문제

[문제 1] 다음 제시문을 읽고 물음에 답하시오. (50점)

<가> 자연수 n\displaystyle n에 대하여, 평면 위의 두 점 (12n(n−1),n−1)\displaystyle \left( \frac{1}{2} n ( n - 1 ) , n - 1 \right)과 (12n(n+1),n)\displaystyle \left( \frac{1}{2} n ( n + 1 ) , n \right)을 지나는 직선을 Ln\displaystyle L_{n}이라 하고, 직선 Ln\displaystyle L_{n}과 x\displaystyle x축이 만나서 이루는 예각을 αn\displaystyle \alpha_{n}이라 하자.

<나> 자연수 k\displaystyle k에 대하여, αk=αn+αm\displaystyle \alpha_{k} = \alpha_{n} + \alpha_{m}이고 n<m\displaystyle n < m인 자연수 n\displaystyle n, m\displaystyle m의 순서쌍 (n,m)\displaystyle \left( n , m \right)의 개수를 f(k)\displaystyle f ( k )라 하자.

<다> 자연수 n\displaystyle n에 대하여, 평면이 n\displaystyle n개의 직선 L1\displaystyle L_{1}, L2\displaystyle L_{2}, ⋯\displaystyle \cdots, Ln\displaystyle L_{n}에 의해 나뉘는 영역의 개수를 g(n)\displaystyle g ( n )이라 하자. g(1)=2\displaystyle g ( 1 ) = 2, g(2)=4\displaystyle g ( 2 ) = 4 임을 쉽게 알 수 있다.

1. α2+α3\displaystyle \alpha_{2} + \alpha_{3}의 값을 구하시오.

2. f(k)=3\displaystyle f ( k ) = 3을 만족시키는 가장 작은 자연수 k\displaystyle k를 구하고, 이때 순서쌍 (n,m)\displaystyle \left( n , m \right)을 모두 구하시오.

3. g(n)>2020\displaystyle g ( n ) > 2020을 만족시키는 가장 작은 자연수 n\displaystyle n을 구하시오.

해설강의 준비중

논술 도형의 분할과 점화식

관련 개념강의 준비중
+10점 · tan⁡α2\displaystyle \tan \alpha_{2}와 tan⁡α3\displaystyle \tan \alpha_{3}의 값을 구하였다.

1. tan⁡αn=n−(n−1)12n(n+1)−12n(n−1)=1n\displaystyle \tan \alpha_{n} = \frac{{n - ( n - 1 )}}{\frac{1}{2} n ( n + 1 ) - \frac{1}{2} n ( n - 1 )} = \frac{1}{n}이므로, tan⁡α2=12\displaystyle \tan \alpha_{2} = \frac{1}{2}, tan⁡α3=13\displaystyle \tan \alpha_{3} = \frac{1}{3}이다.

+20점 · α2+α3\displaystyle \alpha_{2} + \alpha_{3}의 값을 구하였다.

따라서 tan⁡(α2+α3)=12+131−12⋅13=1\displaystyle \tan ( \alpha_{2} + \alpha_{3} ) = \frac{{\frac{1}{2} + \frac{1}{3}}}{1 - \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{3}} = 1이고, α2+α3\displaystyle \alpha_{2} + \alpha_{3}는 예각이므로 α2+α3=π4(=45∘)\displaystyle \alpha_{2} + \alpha_{3} = \frac{\pi}{4} ( = 45^\circ )이다.

+10점 · tan⁡αk=tan⁡(αn+αm)\displaystyle \tan \alpha_{k} = \tan ( \alpha_{n} + \alpha_{m} )을 정리해서 k\displaystyle k, n\displaystyle n, m\displaystyle m이 만족시키는 관계식을 구하였다.

2. αk=αn+αm\displaystyle \alpha_{k} = \alpha_{n} + \alpha_{m}이면, tan⁡αk=tan⁡(αn+αm)\displaystyle \tan \alpha_{k} = \tan ( \alpha_{n} + \alpha_{m} ), 1k=1n+1m1−1n⋅1m\displaystyle \frac{1}{k} = \frac{{\frac{1}{n} + \frac{1}{m}}}{1 - \frac{1}{n} \cdot \frac{1}{m}}이 성립한다. 정리하면,

+20점 · 이 관계식을 분석해서 f(k)=3\displaystyle f ( k ) = 3을 만족시키는 가장 작은 자연수 k\displaystyle k를 구하였다.

(n−k)(m−k)=1+k2\displaystyle ( n - k ) ( m - k ) = 1 + k^{2}이고, 자연수 k\displaystyle k에 대해 이 등식을 만족시키고 n<m\displaystyle n < m인 순서쌍 (n,m)\displaystyle \left( n , m \right)의 개수는 1≤k≤6\displaystyle 1 \le k \le 6일 때, 1\displaystyle 1 또는 2\displaystyle 2이다.k=7\displaystyle k = 7이면 (n−7)(m−7)=1+72=50\displaystyle ( n - 7 ) ( m - 7 ) = 1 + 7^{2} = 50을 만족시키고 n<m\displaystyle n < m인 순서쌍 (n−7,m−7)\displaystyle ( n - 7 , m - 7 )은 (1,50)\displaystyle \left( 1 , 50 \right), (2,25)\displaystyle \left( 2 , 25 \right), (5,10)\displaystyle \left( 5 , 10 \right)으로 3\displaystyle 3개 있다.따라서 f(k)=3\displaystyle f ( k ) = 3을 만족시키는 가장 작은 자연수는 7\displaystyle 7이고, 이때 순서쌍 (n,m)\displaystyle \left( n , m \right)은 (8,57)\displaystyle \left( 8 , 57 \right), (9,32)\displaystyle \left( 9 , 32 \right), (12,17)\displaystyle \left( 12 , 17 \right)이다.

+10점 · g(n)=g(n−1)+n\displaystyle g ( n ) = g ( n - 1 ) + n임을 설명하였다.

3. 직선 Ln\displaystyle L_n은 n−1\displaystyle n-1개의 직선 L1,L2,…,Ln−1\displaystyle L_1,L_2,\ldots,L_{n-1}과 서로 다른 점에서 각각 한 번씩 만난다. 따라서 L1,L2,…,Ln−1\displaystyle L_1,L_2,\ldots,L_{n-1}에 의해 나뉘는 평면에 Ln\displaystyle L_n을 그리면 n\displaystyle n개의 영역이 추가된다. 즉, n≥2\displaystyle n\ge2인 자연수 n\displaystyle n에 대하여 g(n)=g(n−1)+n\displaystyle g(n)=g(n-1)+n이 성립한다.

+10점 · 함수 g(n)\displaystyle g ( n )의 관계식을 구하였다.

이 등식에 n=2,3,…,n\displaystyle n=2,3,\ldots,n을 대입하고 변변 더해서 정리하면, g(n)=12(n2+n+2)\displaystyle g(n)=\frac12(n^2+n+2)를 얻는다.

+20점 · g(n)>2020\displaystyle g ( n ) > 2020을 만족시키는 가장 작은 자연수 n\displaystyle n을 구하였다.

g(63)=2017<2020,g(64)=2081>2020\displaystyle g(63)=2017<2020,\quad g(64)=2081>2020이므로, g(n)>2020\displaystyle g(n)>2020을 만족시키는 가장 작은 자연수 n\displaystyle n은 64이다.

첨삭 사례

아직 등록된 첨삭 사례가 없습니다.

질문과 답변 · 0개질문과 답변 · 고정 0개

아직 등록된 질문이 없습니다. 질문 작성은 멤버십 회원만 가능합니다.