수리논술, 이게 다다.

자연계열 A 5번

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문제

제시문 5

(가) 실수 x\displaystyle x에 대하여 x\displaystyle x보다 크지 않은 최대의 정수를 [x]\displaystyle [x]로 나타내자.예를 들어 [4]=4\displaystyle [4]=4이고 [215]=4\displaystyle \left[\frac{21}5\right]=4이다.

(나) 자연수 n\displaystyle n에 대하여 함수 f(n)\displaystyle f(n)은 다음과 같이 정의한다.f(n)=∑k=1∞[n10k]\displaystyle f(n)=\sum_{k=1}^\infty\left[\frac n{10^k}\right]예를 들어, f(123)=[12310]+[123102]+[123103]+⋯=12+1+0+⋯=13\displaystyle f(123)=\left[\frac{123}{10}\right]+\left[\frac{123}{10^2}\right]+\left[\frac{123}{10^3}\right]+\cdots=12+1+0+\cdots=13이다.

[문제 5](나) 에서 정의된 함수 f(n)\displaystyle f(n)을 이용하여 함수 g(n)\displaystyle g(n)을 다음과 같이 정의한다.g(n)=f(10n)−10f(n)\displaystyle g(n)=f(10n)-10f(n)다음을 만족하는 자연수 n\displaystyle n의 개수를 구하고 풀이 과정을 쓰시오.g(n)=8,1≤n≤6200\displaystyle g(n)=8,\quad1\le n\le6200[30점]

해설강의 준비중

[문제 5번] 답: 161개

[풀이] 먼저, g(n)\displaystyle g(n)은 n\displaystyle n의 자리수의 합인 것을 관찰할 수 있다. 예를 들어g(5432)=f(54320)−10f(5432)\displaystyle g(5432)=f(54320)-10f(5432)=5432+543+54+5−10(543+54+5)\displaystyle =5432+543+54+5-10(543+54+5)=(5432−5430)+(543−540)+(54−50)+5\displaystyle =(5432-5430)+(543-540)+(54-50)+5=2+3+4+5=14\displaystyle =2+3+4+5=14일반적으로 n=a1a2⋯am=a1⋅10m−1+a2⋅10m−2+⋯+am−1⋅10+am\displaystyle n=a_1a_2\cdots a_m=a_1\cdot10^{m-1}+a_2\cdot10^{m-2}+\cdots+a_{m-1}\cdot10+a_m, 즉 n\displaystyle n의 각 자리수가 a1,⋯ ,am\displaystyle a_1,\cdots,a_m일 때g(n)=f(10n)−10f(n)\displaystyle g(n)=f(10n)-10f(n)={(a110m−1+⋯+am)+(a110m−2+⋯+am−1)+⋯+(a1⋅10+a2)+a1}\displaystyle =\{(a_110^{m-1}+\cdots+a_m)+(a_110^{m-2}+\cdots+a_{m-1})+\cdots+(a_1\cdot10+a_2)+a_1\}−10{(a110m−2+⋯+am−1)+(a110m−3+⋯+am−2)+⋯+a1}\displaystyle -10\{(a_110^{m-2}+\cdots+a_{m-1})+(a_110^{m-3}+\cdots+a_{m-2})+\cdots+a_1\}={(a110m−1+⋯+am)−(a110m−1+⋯+am−1⋅10)}\displaystyle =\{(a_110^{m-1}+\cdots+a_m)-(a_110^{m-1}+\cdots+a_{m-1}\cdot10)\}+{(a110m−2+⋯+am−1)−(a110m−2+⋯+am−2⋅10)}\displaystyle +\{(a_110^{m-2}+\cdots+a_{m-1})-(a_110^{m-2}+\cdots+a_{m-2}\cdot10)\}+⋯+{(a1⋅10+a2)−(a1⋅10)}+a1\displaystyle +\cdots+\{(a_1\cdot10+a_2)-(a_1\cdot10)\}+a_1=am+am−1+⋯+a2+a1\displaystyle =a_m+a_{m-1}+\cdots+a_2+a_1따라서 g(n)=a1+⋯+am\displaystyle g(n)=a_1+\cdots+a_m이 성립한다. 즉 g(n)\displaystyle g(n)은 n\displaystyle n의 각 자리수의 합이다.4자리 이하의 음이 아닌 정수 n=a1a2a3a4\displaystyle n=a_1a_2a_3a_4 (즉 0≤n≤9999\displaystyle 0\le n\le9999인 정수 n\displaystyle n) 중에서 g(n)=8\displaystyle g(n)=8을 만족하는 것의 개수는 다음을 만족하는 정수들의 개수와 같다.x1+x2+x3+x4=8,x1,x2,x3,x4≥0\displaystyle x_1+x_2+x_3+x_4=8,\quad x_1,x_2,x_3,x_4\ge0중복조합을 이용하여 구하면 총 개수는 4H8=11C8=11C3=11⋅10⋅93⋅2⋅1=165\displaystyle {}_{4}\mathrm H_8={}_{11}\mathrm C_8={}_{11}\mathrm C_3=\frac{11\cdot10\cdot9}{3\cdot2\cdot1}=165이다.이 중에서 첫 번째 자리수가 8인 것은 8000으로 1개가 있는데, 이것은 6200보다 크다.첫 번째 자리수가 7인 것은 7100, 7010, 7001 이렇게 3개가 있는데, 이들은 모두 6200보다 크다.첫 번째 자리수가 6인 것은 모두 6200, 6020, 6002, 6110 등 모두 6200 이하이다.첫 번째 자리수가 5 이하인 것은 모두 6200 이하이다.따라서 구하는 개수는 165−(1+3)=161\displaystyle 165-(1+3)=161개다.

하위 문항채점 기준배점
5A+: 정답과 풀이가 맞음. A: 풀이가 모두 맞았으나 사소한 계산 실수가 있음. B+: B와 더불어 중복조합 계산을 진행함. B: g(n)=8\displaystyle g(n)=8을 풀기 위해 중복조합의 필요성을 파악함. C: g(n)\displaystyle g(n)이 n\displaystyle n의 자리수의 합임을 제시함. D: g(n)\displaystyle g(n)의 의미를 파악하고자 시도함. E: 풀이와 관계있는 의미있는 시도를 함. F: 답안이 공란이거나 문제와 관련 없는 내용을 적음.30

※ 하위 문항이 있는 경우 칸을 나누어 채점 기준을 작성함.

※ 채점 기준은 문항의 출제의도에 대한 평가를 위한 것이어야 함.

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