수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

자연계열 I 2번

문제

🔒
짧은 시간에 너무 많은 문제를 여셔서 열람을 잠시 제한했습니다. 잠시 후 다시 시도하시거나 로그인해 주세요.
해설강의 준비중
+10점 · 접선의 방정식 yyn=(lnxn+32)(xxn)\displaystyle y-y_n=\left(\ln x_n+\frac32\right)(x-x_n)을 구한다.

【2-1】 (30점)○ 예시 답안: f(x)=xlnx+x2\displaystyle f(x)=x\ln x+\frac x2라 두면, f(x)=lnx+32\displaystyle f^{\prime}(x)=\ln x+\frac32이므로 곡선 C\displaystyle C위의 점 (xn,yn)\displaystyle (x_n,y_n)에서의 접선의 방정식은yyn=(lnxn+32)(xxn)\displaystyle y-y_n=\left(\ln x_n+\frac32\right)(x-x_n)이다. 이 접선과 y\displaystyle y축과의 교점이 (0,an)\displaystyle (0,a_n)이므로, 다음 등식을 얻는다.anyn=(lnxn+32)(xn)\displaystyle a_n-y_n=\left(\ln x_n+\frac32\right)(-x_n)

+10점 · xn=rn1\displaystyle x_n=r^{n-1}을 구한다.

한편, 수열 {an}\displaystyle \{a_n\}은 첫째항이 −1, 공비가 r\displaystyle r인 등비수열이므로 an=rn1\displaystyle a_n=-r^{n-1}이고, yn=f(xn)=xnlnxn+xn2\displaystyle y_n=f(x_n)=x_n\ln x_n+\frac{x_n}2이므로 이를 위 식에 대입하여 정리하면 xn=rn1\displaystyle x_n=r^{n-1}을 얻는다.

+10점 · lnx21lnx20=2019\displaystyle \frac{\ln x_{21}}{\ln x_{20}}=\frac{20}{19}을 구한다.

이로부터 lnxn=(n1)lnr\displaystyle \ln x_n=(n-1)\ln r이다. 따라서 lnx21lnx20=20lnr19lnr=2019\displaystyle \frac{\ln x_{21}}{\ln x_{20}}=\frac{20\ln r}{19\ln r}=\frac{20}{19}이다.

+10점 · An=rn1rn(xlnx+x2)dx\displaystyle A_n=\int_{r^{n-1}}^{r^n}\left(x\ln x+\frac x2\right)dx 또는 A20=r19r20(xlnx+x2)dx\displaystyle A_{20}=\int_{r^{19}}^{r^{20}}\left(x\ln x+\frac x2\right)dx를 구한다.

【2-2】 (30점)○ 예시 답안: (2-1)의 풀이과정에서 얻은 결과를 바탕으로 An\displaystyle A_n을 다음과 같이 구할 수 있다.An=xnxn+1f(x)dx=rn1rnxlnx+x2dx=rn1rn(xlnx+x2)dx\displaystyle A_n=\int_{x_n}^{x_{n+1}}|f(x)|\,dx=\int_{r^{n-1}}^{r^n}\left|x\ln x+\frac x2\right|dx=\int_{r^{n-1}}^{r^n}\left(x\ln x+\frac x2\right)dx이를 부분적분법을 이용해 계산하면An=rn1rn(xlnx+x2)dx=[12x2lnx]rn1rn=12(r2nlnrnr2n2lnrn1)=12{nr2(n1)}r2n2lnr\displaystyle \begin{aligned}A_n&=\int_{r^{n-1}}^{r^n}\left(x\ln x+\frac x2\right)dx=\Biggl[\frac12x^2\ln x\Biggr]_{r^{n-1}}^{r^n}\\&=\frac12(r^{2n}\ln r^n-r^{2n-2}\ln r^{n-1})=\frac12\{nr^2-(n-1)\}r^{2n-2}\ln r\end{aligned}이다.

+10점 · A20=12(20r219)r38lnr\displaystyle A_{20}=\frac12(20r^2-19)r^{38}\ln r를 구한다.

이로부터 A20=12(20r219)r38lnr\displaystyle A_{20}=\frac12(20r^2-19)r^{38}\ln r이다.

+10점 · 1r21(A20r38lnr12)=10\displaystyle \frac1{r^2-1}\left(\frac{A_{20}}{r^{38}\ln r}-\frac12\right)=10을 구한다.

따라서 1r21(A20r38lnr12)=1r21{12(20r219)12}=10(r21)r21=10\displaystyle \frac1{r^2-1}\left(\frac{A_{20}}{r^{38}\ln r}-\frac12\right)=\frac1{r^2-1}\left\{\frac12(20r^2-19)-\frac12\right\}=\frac{10(r^2-1)}{r^2-1}=10이다.

+15점 · (1) B1=1lnr1r20(xlnx+x2)dx\displaystyle B_1=\frac1{\ln r}\int_1^{r^{20}}\left(x\ln x+\frac x2\right)dx를 구한다.

【2-3】 (60점)(1) (30점)○ 예시 답안: (2-2)의 풀이과정에서 얻은 식 An=rn1rn(xlnx+x2)dx\displaystyle A_n=\int_{r^{n-1}}^{r^n}\left(x\ln x+\frac x2\right)dx와 제시문 (라)를 이용하면,B1=n=120Anlnr=1lnrn=120An=1lnrn=120rn1rn(xlnx+x2)dx=1lnr1r20(xlnx+x2)dx=1lnr[12x2lnx]1r20=10r40\displaystyle \begin{aligned}B_1&=\sum_{n=1}^{20}\frac{A_n}{\ln r}=\frac1{\ln r}\sum_{n=1}^{20}A_n=\frac1{\ln r}\sum_{n=1}^{20}\int_{r^{n-1}}^{r^n}\left(x\ln x+\frac x2\right)dx\\&=\frac1{\ln r}\int_1^{r^{20}}\left(x\ln x+\frac x2\right)dx=\frac1{\ln r}\Biggl[\frac12x^2\ln x\Biggr]_1^{r^{20}}=10r^{40}\end{aligned}이다.

+15점 · (1) B12r40=5\displaystyle \frac{B_1}{2r^{40}}=5를 구한다.

따라서 B12r40=5\displaystyle \frac{B_1}{2r^{40}}=5이다.

+10점 · (2) Bm=10r40m12r2m2\displaystyle B_m=10r^{40}-\frac{m-1}2r^{2m-2}을 구한다.

(2) (30점)○ 예시 답안: (2-2)의 풀이과정에서 얻은 식 An=rn1rn(xlnx+x2)dx\displaystyle A_n=\int_{r^{n-1}}^{r^n}\left(x\ln x+\frac x2\right)dx와 제시문 (라)를 이용하면,Bm=n=m20Anlnr=1lnrn=m20An=1lnrn=m20rn1rn(xlnx+x2)dx=1lnrrm1r20(xlnx+x2)dx=1lnr[12x2lnx]rm1r20=10r40m12r2m2\displaystyle \begin{aligned}B_m&=\sum_{n=m}^{20}\frac{A_n}{\ln r}=\frac1{\ln r}\sum_{n=m}^{20}A_n=\frac1{\ln r}\sum_{n=m}^{20}\int_{r^{n-1}}^{r^n}\left(x\ln x+\frac x2\right)dx\\&=\frac1{\ln r}\int_{r^{m-1}}^{r^{20}}\left(x\ln x+\frac x2\right)dx=\frac1{\ln r}\Biggl[\frac12x^2\ln x\Biggr]_{r^{m-1}}^{r^{20}}=10r^{40}-\frac{m-1}2r^{2m-2}\end{aligned}이다.

+10점 · (2) B1Bm=m12r2m2\displaystyle B_1-B_m=\frac{m-1}2r^{2m-2}을 구한다.

(2-3) (1)에서 구한 B1=10r40\displaystyle B_1=10r^{40}으로부터 B1Bm=m12r2m2\displaystyle B_1-B_m=\frac{m-1}2r^{2m-2}임을 알 수 있다.

+10점 · (2) m=120(B1Bmr2m2)=95\displaystyle \sum_{m=1}^{20}\left(\frac{B_1-B_m}{r^{2m-2}}\right)=95를 구한다.

따라서m=120(B1Bmr2m2)=m=120(m12)=12m=120(m1)=12(20×21220)=95\displaystyle \sum_{m=1}^{20}\left(\frac{B_1-B_m}{r^{2m-2}}\right)=\sum_{m=1}^{20}\left(\frac{m-1}2\right)=\frac12\sum_{m=1}^{20}(m-1)=\frac12\left(\frac{20\times21}2-20\right)=95이다.

첨삭 사례

아직 등록된 첨삭 사례가 없습니다.

질문과 답변 · 0개질문과 답변 · 고정 0개

아직 등록된 질문이 없습니다. 질문 작성은 멤버십 회원만 가능합니다.