수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

이학계열 1-2번

문제

가) 미분가능한 함수 y=f(x)\displaystyle y=f(x)의 도함수는f(x)=limh0f(x+h)f(x)h\displaystyle f^{\prime}(x)=\lim_{h\to0}\frac{f(x+h)-f(x)}{h}

나) 이차방정식 ax2+bx+c=0\displaystyle ax^2+bx+c=0의 두 근을 α\displaystyle \alpha, β\displaystyle \beta라고 하면α+β=ba,αβ=ca\displaystyle \alpha+\beta=-\frac{b}{a},\quad\alpha\beta=\frac{c}{a}

다) 첫째항부터 차례대로 일정한 수를 곱하여 만든 수열을 등비수열이라 하고, 곱하는 일정한 수를 공비라고 한다. 첫째항이 a\displaystyle a, 공비가 r\displaystyle r인 등비수열의 첫째항부터 제n\displaystyle n항까지의 합을 Sn\displaystyle S_n이라고 하면r1\displaystyle r\ne1일 때, Sn=a(1rn)1r\displaystyle S_n=a\frac{(1-r^n)}{1-r}r=1\displaystyle r=1일 때, Sn=na\displaystyle S_n=na

라) 함수 y=sinx\displaystyle y=\sin x는 주기가 2π\displaystyle 2\pi인 주기 함수이다.

[문제 1-2] 이차방정식 4x22x+1=0\displaystyle 4x^2-2x+1=0의 두 근을 α\displaystyle \alpha, β\displaystyle \beta라 하자. an=αn+βn\displaystyle a_n=\alpha^n+\beta^n일 때, n=1100an\displaystyle \sum_{n=1}^{100}a_n의 값을 구하시오.

해설강의 준비중
+13점 · 답과 풀이 과정이 모두 맞는 경우

근과 계수와의 관계에 따라서 α+β=12\displaystyle \alpha+\beta=\frac12, αβ=14\displaystyle \alpha\beta=\frac14 이므로α2+β2=(α+β)22αβ=142×14=14\displaystyle \alpha^2+\beta^2=(\alpha+\beta)^2-2\alpha\beta=\frac14-2\times\frac14=-\frac14이다.α3+β3=(α+β)33αβ(α+β)=1834×12=14\displaystyle \alpha^3+\beta^3=(\alpha+\beta)^3-3\alpha\beta(\alpha+\beta)=\frac18-\frac34\times\frac12=-\frac14(2x+1)(4x22x+1)=0\displaystyle (2x+1)(4x^2-2x+1)=0이므로 x3=18\displaystyle x^3=-\frac18a1+a2+a3=0\displaystyle a_1+a_2+a_3=0이고, a4+a5+a6=18(a1+a2+a3)\displaystyle a_4+a_5+a_6=-\frac18(a_1+a_2+a_3)이고자연수 n\displaystyle n에 대하여 a3n+1+a3n+2+a3n+3=18(a3n2+a3n1+a3n)\displaystyle a_{3n+1}+a_{3n+2}+a_{3n+3}=-\frac18(a_{3n-2}+a_{3n-1}+a_{3n}) 이므로n=1100an=a100=α100+β100=(α33)3α+(β33)3β=(α3)33(α+β)=(18)33×12=12100\displaystyle \sum_{n=1}^{100}a_n=a_{100}=\alpha^{100}+\beta^{100}=(\alpha^{33})^3\alpha+(\beta^{33})^3\beta=(\alpha^3)^{33}(\alpha+\beta)=\left(-\frac18\right)^{33}\times\frac12=-\frac{1}{2^{100}}12100\displaystyle -\frac{1}{2^{100}}

하위문항채점기준배점
1-2답과 풀이 과정이 모두 맞는 경우13
1-2풀이 과정은 이해하기 어렵거나 불완전하나 최종 답이 맞는 경우6
1-2풀이 과정 중 마지막에 간단한 계산 실수가 있는 경우9

아래의 별해 모두 정답 처리

1) 각 α\displaystyle \alpha, β\displaystyle \beta의 복소수값을 구해서 패턴을 찾아 푼 경우

2) 기타 납득할 만한 방법으로 푼 경우

채점기준

● 답과 풀이 과정이 모두 맞는 경우: 13

● 이해할 수 없는 과정과 답만 맞은 경우: 6

● 풀이과정 중에 마지막에 간단한 계산 실수가 있는 경우: 9

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