수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

자연계열 3번

문제

【제시문 3】

집합 A={1,2,,n}\displaystyle A=\{1,2,\ldots,n\}의 원소들이 집합 B={b1,b2,,bn}\displaystyle B=\{b_1,b_2,\ldots,b_n\}의 원소들과 일대일 대응될 때 B\displaystyle B의 원소의 개수를 n\displaystyle n이라 한다.

이를테면, 집합 A={1,2,,n+1}\displaystyle A=\{1,2,\ldots,n+1\}의 원소들이 함수 f(x)=x1\displaystyle f(x)=x-1(x\displaystyle xA\displaystyle A의 원소)에 의하여 집합 B={0,1,,n}\displaystyle B=\{0,1,\ldots,n\}의 원소들과 일대일 대응되므로 0에서 자연수 n\displaystyle n까지 정수의 개수는 n+1\displaystyle n+1이다.

조금 더 일반화하면, 두 정수 m\displaystyle m, n\displaystyle n(mn\displaystyle m\leqq n)에 대하여, 집합 A={1,2,,nm+1}\displaystyle A=\{1,2,\ldots,n-m+1\}의 원소들이 함수 f(x)=x+m1\displaystyle f(x)=x+m-1(x\displaystyle xA\displaystyle A의 원소)에 의하여 집합 B={m,m+1,,n}\displaystyle B=\{m,m+1,\ldots,n\}의 원소들과 일대일 대응되므로 m\displaystyle m에서 n\displaystyle n까지 정수의 개수는 nm+1\displaystyle n-m+1이다.

【물음 3】(75점)

(1-1) 201에서 565까지의 자연수에서 7의 배수는 몇 개인지 답하고, 그렇게 답한 이유를 일대일 대응 함수를 사용하여 논술하시오.

(1-2) 301에서 665까지의 자연수에서 7의 배수는 몇 개인지 답하고, 그렇게 답한 이유를 일대일 대응 함수를 사용하여 논술하시오.

(2) 1년은 365일이다. 이 중에서 토요일은 몇 번 있는가? 가능한 경우들을 모두 답하고 그 이유를 논술하시오.

해설강의 준비중

(1-1) 201 이상의 7의 배수 중 가장 작은 것 =203=7×29\displaystyle =203=7\times29, 565 이하의 7의 배수 중에서 가장 큰 것 =560=7×80\displaystyle =560=7\times80 이다. 201 이상 565 이하의 7의 배수의 집합 {7×29,7×30,,7×80}\displaystyle \{7\times29,7\times30,\ldots,7\times80\}B\displaystyle B라 놓으면 이 집합의 원소의 개수는 29에서 80까지의 정수의 개수와 같을 것이므로 8029+1=52\displaystyle 80-29+1=52가 된다. 즉, 집합 A={1,2,,52}\displaystyle A=\{1,2,\ldots,52\}의 원소들이 함수 f(x)=7(x+28)\displaystyle f(x)=7(x+28)(x\displaystyle xA\displaystyle A의 원소)에 의하여 집합 B\displaystyle B의 원소들과 일대일 대응되므로 201 이상 565 이하의 7의 배수의 개수는 52이다.

(1-2) 301 이상의 7의 배수 중 가장 작은 것 =301=7×43\displaystyle =301=7\times43, 665 이하의 7의 배수 중에서 가장 큰 것 =665=7×95\displaystyle =665=7\times95 이다. 301 이상 665 이하의 7의 배수의 집합 {7×43,7×30,,7×95}\displaystyle \{7\times43,7\times30,\ldots,7\times95\}B\displaystyle B라 놓으면 이 집합의 원소의 개수는 43에서 95까지의 정수의 개수와 같을 것이므로 9543+1=53\displaystyle 95-43+1=53이 된다. 즉, 집합 A={1,2,,53}\displaystyle A=\{1,2,\ldots,53\}의 원소들이 함수 f(x)=7(x+42)\displaystyle f(x)=7(x+42)(x\displaystyle xA\displaystyle A의 원소)에 의하여 집합 B\displaystyle B의 원소들과 일대일 대응되므로 301 이상 665 이하의 7의 배수의 개수는 53이다.Correction. 집합의 두 번째 원소 7×30\displaystyle 7\times307×44\displaystyle 7\times44의 오기다. 그러나 원문 표기는 그대로 실었다.

(2) 1월 1일이 토요일이라면 12월 31일은 이로부터 364=7×52\displaystyle 364=7\times52 일 뒤이므로 토요일이다. 이제 1월 1일 =7×0\displaystyle =7\times0, 1월 8일 =7×1\displaystyle =7\times1, ..., 12월 31일 =7×52\displaystyle =7\times52 로 놓으면 토요일의 개수는 520+1=53\displaystyle 52-0+1=53임을 알 수 있다.

1월 1일이 토요일이 아니라면 첫 번째 토요일은 1월 n\displaystyle n일이 될 것이다. (2n7\displaystyle 2\leqq n\leqq7) 1월 n\displaystyle n일로부터 364=7×52\displaystyle 364=7\times52일 후는 다음 해가 되므로, 이번 해의 가장 마지막 토요일은 1월 n\displaystyle n일로부터 357=7×51\displaystyle 357=7\times51일 후가 되어야 한다. 그러므로 이 경우는 토요일의 개수가 510+1=52\displaystyle 51-0+1=52가 된다.

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