수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

자연계열 A 1번

문제

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해설강의 준비중

[문제 1-1] 답: 53\displaystyle \frac{\sqrt5}3

풀이: O2\displaystyle O_2에서 직선 O1A1\displaystyle O_1A_1에 내린 수선의 발을 P\displaystyle P라 하면, O1O2P=θ\displaystyle \angle O_1O_2P=\theta에 대하여sinθ=O1PO1O2=2r+13r\displaystyle \sin\theta=\frac{\overline{O_1P}}{\overline{O_1O_2}}=\frac{2r+1}{3r}이고, 따라서 limrsinθ=23\displaystyle \lim_{r\to\infty}\sin\theta=\frac23이고 limrcosθ=53\displaystyle \lim_{r\to\infty}\cos\theta=\frac{\sqrt5}3이다.A2\displaystyle A_2에서 직선 O1A1\displaystyle O_1A_1에 내린 수선의 발을 Q\displaystyle Q라 하면, A2Q=O2P=3rcosθ\displaystyle \overline{A_2Q}=\overline{O_2P}=3r\cos\theta이다.따라서 A1A2=A1Q2+A2Q2=1+9r2cos2θ\displaystyle \overline{A_1A_2}=\sqrt{\overline{A_1Q}^2+\overline{A_2Q}^2}=\sqrt{1+9r^2\cos^2\theta}그러므로 극한값은 limr1+9r2cos2θ3r=53\displaystyle \lim_{r\to\infty}\frac{\sqrt{1+9r^2\cos^2\theta}}{3r}=\frac{\sqrt5}3

[문제 1-2] 답: p=17, q=16\displaystyle p=17,\ q=16

풀이: 풀이:Correction. ‘풀이:’가 중복되었다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.식을 전개하면 (5+2x)n=5n(1+25x)n=5nk=0nnCk(25)kxk\displaystyle (5+2x)^n=5^n\left(1+\frac25x\right)^n=5^n\sum_{k=0}^n{}_{n}\mathrm C_k\left(\frac25\right)^kx^k이므로,ak=5nnCk(25)k\displaystyle a_k=5^n{}_{n}\mathrm C_k\left(\frac25\right)^k의 값이 최대가 되는 k\displaystyle k값을 구하면 된다.ak<ak+1\displaystyle a_k<a_{k+1}이 되는 k\displaystyle k의 조건을 구한다.먼저 ak<ak+1\displaystyle a_k<a_{k+1}이 되는 필요충분조건은 ak+1ak>1\displaystyle \frac{a_{k+1}}{a_k}>1이다. 한편, ak<ak+1\displaystyle a_k<a_{k+1}일 때,ak+1ak=5nnCk+1(25)k+15nnCk(25)k=25nkk+1>1\displaystyle \frac{a_{k+1}}{a_k}=\frac{5^n\cdot{}_{n}\mathrm C_{k+1}\cdot(\frac25)^{k+1}}{5^n\cdot{}_{n}\mathrm C_k\cdot(\frac25)^k}=\frac25\cdot\frac{n-k}{k+1}>1이다. 따라서 k<2n57\displaystyle k<\frac{2n-5}7이면, ak<ak+1\displaystyle a_k<a_{k+1}이다.그리고 k>2n57\displaystyle k>\frac{2n-5}7이면, ak>ak+1\displaystyle a_k>a_{k+1}이다.한편 n=60\displaystyle n=60이고 k<2n57=1157=16.4\displaystyle k<\frac{2n-5}7=\frac{115}7=16.4\cdots이므로, 계수들의 대소관계는 다음과 같다.a0<a1<a2<<a16<a17>a18>a19>>a60()\displaystyle a_0<a_1<a_2<\cdots<a_{16}<a_{17}>a_{18}>a_{19}>\cdots>a_{60}\quad---\quad(*)따라서 k=17\displaystyle k=17일 때, 계수 ak\displaystyle a_k가 가장 크고, p=17\displaystyle p=17이다.이제 두 번째 큰 계수를 찾기 위해 식 (*)에서 a16\displaystyle a_{16}a18\displaystyle a_{18}을 비교하면 된다.a18a16=56060C18(25)1856060C16(25)16=44431817425=75687650<1\displaystyle \frac{a_{18}}{a_{16}}=\frac{5^{60}\cdot{}_{60}\mathrm C_{18}\cdot(\frac25)^{18}}{5^{60}\cdot{}_{60}\mathrm C_{16}\cdot(\frac25)^{16}}=\frac{44\cdot43}{18\cdot17}\cdot\frac4{25}=\frac{7568}{7650}<1이므로, a18<a16\displaystyle a_{18}<a_{16}이다. 따라서 두 번째 큰 계수는 a16\displaystyle a_{16}이고, q=16\displaystyle q=16이다.

하위 문항채점 기준배점
1-1A+: 정답과 풀이가 맞음. A: 마지막 단계에서 사소한 계산 실수가 있음. B+: 적절한 풀이를 통해 비율 A1A2O1O2\displaystyle \frac{\overline{A_1A_2}}{\overline{O_1O_2}}을 맞게 계산함. B: 적절한 풀이를 통해 A1A2\displaystyle \overline{A_1A_2}를 맞게 계산함. C: 삼각비 등을 이용해 O2P,A2Q\displaystyle \overline{O_2P},\overline{A_2Q} 등 풀이에 도움이 되는 길이를 계산함. D: 삼각비 등을 이용해 O2P,A2Q\displaystyle \overline{O_2P},\overline{A_2Q} 등 풀이에 도움이 되는 길이를 계산하였으나 틀림. E: 풀이와 관계있는 의미있는 시도를 함. F: 답안이 없거나 관계없는 내용만 적음.10
1-2A+: A와 더불어 가장 큰 계수 a17\displaystyle a_{17}과 두 번째로 큰 계수 a416\displaystyle a_{416}을 모두 정확히 구함. A: B+와 더불어 a16\displaystyle a_{16}a18\displaystyle a_{18}을 비교함. B+: B와 더불어 가장 큰 계수가 a17\displaystyle a_{17}임을 구함. B: ak<ak+1\displaystyle a_k<a_{k+1}이 되기 위한 조건 k<2n57\displaystyle k<\frac{2n-5}7를 정확히 구함. C: ak<ak+1\displaystyle a_k<a_{k+1}이 되기 위한 k\displaystyle k의 조건을 구하기 위하여 ak+1ak\displaystyle \frac{a_{k+1}}{a_k} 또는 akak+1\displaystyle \frac{a_k}{a_{k+1}}를 계산함. D: ak<ak+1\displaystyle a_k<a_{k+1} 되기 위한 조건을 구하기 위한 의미 있는 시도를 함. E: ak=5nnCk(25)k\displaystyle a_k=5^n{}_{n}\mathrm C_k\left(\frac25\right)^k임을 구함. F: 답안이 공란이거나 문제와 관련 없는 내용을 적음.15

Correction. a416\displaystyle a_{416}a16\displaystyle a_{16}의 오기이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.

※ 하위 문항이 있는 경우 칸을 나누어 채점 기준을 작성함.

※ 채점 기준은 문항의 출제의도에 대한 평가를 위한 것이어야 함.

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