수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

자연계열 2번

문제

🔒
짧은 시간에 너무 많은 문제를 여셔서 열람을 잠시 제한했습니다. 잠시 후 다시 시도하시거나 로그인해 주세요.
해설강의 준비중

논술 조화수와 로그함수

관련 개념강의 준비중
+15점 · 함수를 사용하여 xn\displaystyle x_{n}을 함수 값들의 평균의 형태를 바꾸었는가?Comment. 여기서는 정적분과 급수의 합 사이의 관계를 이용한다. xn\displaystyle x_n2n\displaystyle 2n개 함수값의 평균의 2배이다. +15점 · 극한값을 바르게 계산하였는가?

1. f(x)=11+x\displaystyle f(x)=\frac{1}{1+x}[0,1]\displaystyle [0,1]에서 연속함수이다.Correction. 여기서 연속성을 사용하는 구간은 [0,2]\displaystyle [0,2]이다. [0,1]\displaystyle [0,1][0,2]\displaystyle [0,2]의 오기다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.xn=1nk=12n2n2n+2k1=1nk=12n11+2k12n=1nk=12nf(2k12n)\displaystyle x_{n}=\frac{1}{n}\sum_{k=1}^{2n}\frac{2n}{2n+2k-1}=\frac{1}{n}\sum_{k=1}^{2n}\frac{1}{1+\frac{2k-1}{2n}}=\frac{1}{n}\sum_{k=1}^{2n}f\left(\frac{2k-1}{2n}\right)이다.limnxn=limn1nk=12nf(2k12n)=02f(x)dx=0211+xdx=ln3.\displaystyle \lim_{n\to\infty}x_{n}=\lim_{n\to\infty}\frac{1}{n}\sum_{k=1}^{2n}f\left(\frac{2k-1}{2n}\right)=\int_{0}^{2}f(x)\,dx=\int_{0}^{2}\frac{1}{1+x}\,dx=\ln3.

+15점 · 주어진 조건을 이용하여 위해 x3xf(t)dt\displaystyle \int_{x}^{\sqrt{3}x}f^{\prime}(t)\,dt을 적절한 형태로 바꾸었는가?Correction. “주어진 조건을 이용하여 위해”에서 “위해”는 불필요하게 들어갔다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다. +15점 · 극한값을 바르게 계산하였는가?

2. x3xf(t)dt=[f(t)t]x3xx3xf(t)tdt=[f(t)t]x3xx3xsintdt=[f(t)t]x3x+[cost]x3x=f(3x)3xf(x)x+cos(3x)cosx\displaystyle \begin{aligned}\int_{x}^{\sqrt{3}x}f^{\prime}(t)\,dt&=\Biggl[f^{\prime}(t)t\Biggr]_{x}^{\sqrt{3}x}-\int_{x}^{\sqrt{3}x}f^{\prime\prime}(t)t\,dt\\&=\Biggl[f^{\prime}(t)t\Biggr]_{x}^{\sqrt{3}x}-\int_{x}^{\sqrt{3}x}\sin t\,dt=\Biggl[f^{\prime}(t)t\Biggr]_{x}^{\sqrt{3}x}+\Biggl[\cos t\Biggr]_{x}^{\sqrt{3}x}\\&=f^{\prime}(\sqrt{3}x)\sqrt{3}x-f^{\prime}(x)x+\cos(\sqrt{3}x)-\cos x\end{aligned}limxπ3x3xf(t)dt=limxπ3{f(3x)3xf(x)x+cos(3x)cosx}=limxπ3f(3x)limxπ33xlimxπ3f(x)limxπ3x+cosπcos(π3)=23π1cosπ3=23π0.76\displaystyle \begin{aligned}\lim_{x\to\frac{\pi}{\sqrt{3}}}\int_{x}^{\sqrt{3}x}f^{\prime}(t)\,dt&=\lim_{x\to\frac{\pi}{\sqrt{3}}}\{f^{\prime}(\sqrt{3}x)\sqrt{3}x-f^{\prime}(x)x+\cos(\sqrt{3}x)-\cos x\}\\&=\lim_{x\to\frac{\pi}{\sqrt{3}}}f^{\prime}(\sqrt{3}x)\lim_{x\to\frac{\pi}{\sqrt{3}}}\sqrt{3}x-\lim_{x\to\frac{\pi}{\sqrt{3}}}f^{\prime}(x)\lim_{x\to\frac{\pi}{\sqrt{3}}}x+\cos\pi-\cos\left(\frac{\pi}{\sqrt{3}}\right)\\&=\frac{2}{3}\pi-1-\cos\frac{\pi}{\sqrt{3}}=\frac{2}{3}\pi-0.76\end{aligned}

+20점 · 코사인법칙을 활용해서 Sk\displaystyle S_{k}k\displaystyle kn\displaystyle n에 대한 식으로 표현했는가? +20점 · 극한값을 바르게 계산하였는가?

3. 오른쪽 그림에서APk2=12+122×1×1×cos(πn+1k)=22cos(πn+1k)\displaystyle \overline{\mathrm{AP}_{k}}^{2}=1^{2}+1^{2}-2\times1\times1\times\cos\left(\frac{\pi}{n+1}k\right)=2-2\cos\left(\frac{\pi}{n+1}k\right)PkB2=4APk2=2+2cos(πn+1k)\displaystyle \overline{\mathrm{P}_{k}\mathrm{B}}^{2}=4-\overline{\mathrm{AP}_{k}}^{2}=2+2\cos\left(\frac{\pi}{n+1}k\right)이고, 따라서Sk2=(12×APk×PkB)2=14(22cos(πn+1k))(2+2cos(πn+1k))=sin2(πn+1k)\displaystyle \begin{aligned}S_{k}^{2}&=\left(\frac{1}{2}\times\overline{\mathrm{AP}_{k}}\times\overline{\mathrm{P}_{k}\mathrm{B}}\right)^{2}=\frac{1}{4}\left(2-2\cos\left(\frac{\pi}{n+1}k\right)\right)\left(2+2\cos\left(\frac{\pi}{n+1}k\right)\right)\\&=\sin^{2}\left(\frac{\pi}{n+1}k\right)\end{aligned}

반원 위의 점 Pk와 삼각형 APkB

이므로limnS12+S22++Sn2n+1=limnk=1nsin2(πn+1k)1n+1=limn+1k=1n+1sin2(πn+1k)1n+1=limn+11πk=1n+1sin2(0+π0n+1k)π0n+1=1π0πsin2tdt\displaystyle \begin{aligned}\lim_{n\to\infty}\frac{S_{1}^{2}+S_{2}^{2}+\cdots+S_{n}^{2}}{n+1}&=\lim_{n\to\infty}\sum_{k=1}^{n}\sin^{2}\left(\frac{\pi}{n+1}k\right)\frac{1}{n+1}=\lim_{n+1\to\infty}\sum_{k=1}^{n+1}\sin^{2}\left(\frac{\pi}{n+1}k\right)\frac{1}{n+1}\\&=\lim_{n+1\to\infty}\frac{1}{\pi}\sum_{k=1}^{n+1}\sin^{2}\left(0+\frac{\pi-0}{n+1}k\right)\frac{\pi-0}{n+1}=\frac{1}{\pi}\int_{0}^{\pi}\sin^{2}t\,dt\end{aligned}이고, 부분적분법에 의해 sin2tdt=12(tcostsint)+C\displaystyle \int\sin^{2}t\,dt=\frac{1}{2}(t-\cos t\sin t)+C이므로,구하는 값은 1π0πsin2tdt=12π[tcostsint]0π=12\displaystyle \frac{1}{\pi}\int_{0}^{\pi}\sin^{2}t\,dt=\frac{1}{2\pi}\Biggl[t-\cos t\sin t\Biggr]_{0}^{\pi}=\frac{1}{2}이다.

첨삭 사례

아직 등록된 첨삭 사례가 없습니다.

질문과 답변 · 0개질문과 답변 · 고정 0개

아직 등록된 질문이 없습니다. 질문 작성은 멤버십 회원만 가능합니다.