수리논술, 이게 다다.

의학계 3번

오류 제보

문제

※ 모든 서술과정의 각 단계에서 근거와 이유를 명확히 밝히시오.

【문항 3】다음 제시문을 근거로 하여 아래 논제에 답하시오.

[제시문]

[가] 원은 평면 위에서 한 점으로부터의 거리가 일정한 점들의 집합이며, 구는 공간 위에서 한 점으로부터의 거리가 일정한 점들의 집합이다. 원과 그 내부를 직선으로 자르면 그 단면은 선분이고, 구와 그 내부를 평면으로 자르면 그 단면은 원과 그 원의 내부이다. 서로 다른 두 직선이 만나면 하나의 교점이 생기고, 서로 다른 두 평면이 만나면 하나의 교선이 생긴다.

[나] 서로 다른 n\displaystyle n개에서 순서를 생각하지 않고 r(0≤r≤n)\displaystyle r ( 0 \leq r \leq n )개를 택하는 것을 n\displaystyle n개에서 r\displaystyle r개를 택하는 조합이라고 하고, 이 조합의 수를 기호로 nCr\displaystyle {}_{n}\mathrm{C}_{r}로 나타낸다.nCr={n(n−1)(n−2)⋯(n−r+1)r!(r≥1)1(r=0)\displaystyle {}_{n}\mathrm{C}_{r} = {\begin{cases}\frac{{n ( n - 1 ) ( n - 2 ) \cdots ( n - r + 1 )}}{r !} & ( r \geq 1 ) \\ 1 & ( r = 0 )\end{cases}}또한, r>n\displaystyle r > n인 경우에는 nCr=0\displaystyle {}_{n}\mathrm{C}_{r} = 0 으로 둔다.

[다] 1\displaystyle 1부터 n\displaystyle n까지의 자연수의 합을 급수를 이용하여 나타내면 다음과 같다.∑k=1nk=n(n+1)2=n+1C2\displaystyle \sum_{k = 1}^{n} k = \frac{{n ( n + 1 )}}{2} ={}_{n + 1}\mathrm{C}_{2}

[라] 아래의 그림과 같이 파스칼의 삼각형에서 다음 등식이 성립한다.(1)\displaystyle ( 1 ) n−1Cr−1+n−1Cr=nCr(1≤r<n)\displaystyle {}_{n-1}\mathrm{C}_{r-1} +{}_{n - 1}\mathrm{C}_{r} ={}_{n}\mathrm{C}_{r} ( 1 \leq r < n )(2)\displaystyle ( 2 ) ∑k=rnkCr=n+1Cr+1\displaystyle \sum_{k = r}^{n}{}_{k}\mathrm{C}_{r} ={}_{n + 1}\mathrm{C}_{r + 1}

파스칼의 삼각형에서 조합의 합을 나타내는 화살표

3-1. 원과 그 내부를 5개의 직선으로 잘랐을 때 생기는 조각의 개수가 최대인 경우, 그 값을 구하시오. (10점)

3-2. 원과 그 내부를 n\displaystyle n개의 직선으로 잘랐을 때 생기는 조각의 개수가 최대인 경우, 그 값을 구하시오. (10점)

3-3. 구와 그 내부를 n\displaystyle n개의 평면으로 잘랐을 때 생기는 조각의 개수가 최대인 경우, 그 값은nC3+nC2+nC1+nC0\displaystyle {}_{n}\mathrm{C}_{3} +{}_{n}\mathrm{C}_{2} +{}_{n}\mathrm{C}_{1} +{}_{n}\mathrm{C}_{0}임을 보이시오. (15점)

해설강의 준비중

논술 도형의 분할과 점화식

관련 개념강의 준비중

[3-1]2\displaystyle 2개의 직선을 먼저 그으면 최대 4\displaystyle 4조각까지 나눌 수 있다. 마지막으로 긋는 세 번째 직선을 이미 그려진 두 개의 직선과 각각 한 점에서 만나게, 그리고 두 직선의 교점을 지나지 않게 그으면,즉 이미 그어진 직선들과 평행하지 않고 모두 만나게 그으면 새로 그려진 직선이 3등분 되면서 먼저 나눠진 조각 3개가 둘로 나뉜다. 그러므로 3개의 조각이 늘어나 총 7\displaystyle 7개가 된다.

+3점

즉 서로 다른 두 직선은 한 점에서 만나고

+3점

어느 세 직선도 한 점에서 만나지 않을 때

+4점 · 5개의 직선으로 나눈 조각의 개수

조각의 개수가 최대이다. n\displaystyle n개의 직선을 그어 원과 그 내부를 최대로 분할한 수를 c2(n)\displaystyle c_{2} ( n )이라 하면n=1,2,⋯ ,5\displaystyle n=1,2,\cdots,5 일 때c2(1)=2c2(2)=2+2=4c2(3)=4+3=7c2(4)=c2(3)+4=11\displaystyle \begin{aligned}c_2(1)&=2\\c_2(2)&=2+2=4\\c_2(3)&=4+3=7\\c_2(4)&=c_2(3)+4=11\end{aligned}따라서 c2(5)\displaystyle c_{2} ( 5 ) =c2(4)+5\displaystyle = c_{2} \left( 4 \right) + 5 =16\displaystyle = 16 이다.

+5점 · 원의 분할 수의 점화식

[3-2]c2(n)\displaystyle c_{2} ( n )은 기존에 그어진 서로 평행하지 않은 n−1\displaystyle n - 1개의 직선으로 나눠진 분할에서, 이미 그어진 직선과 평행하지 않는 새로운 직선 하나를 그어 n−1\displaystyle n - 1개의 직선과 만나서 n\displaystyle n개의 영역을 2개로 나누므로, n\displaystyle n개의 영역이 더 생긴다.그러므로 c2(k)=c2(k−1)+k\displaystyle c_{2} ( k ) = c_{2} ( k - 1 ) + k (k=2,⋯ ,n)\displaystyle \left( k = 2 , \cdots , n \right) 이다.

+5점 · 원의 분할 수의 일반항

따라서 c2(n)=n+(n−1)+(n−2)+⋯+2+c2(1)=n+(n−1)+(n−2)+⋯+2+1+1=n(n+1)2+1=n+1C2+1=nC2+nC1+nC0\displaystyle \begin{aligned}c_2(n)&=n+(n-1)+(n-2)+\cdots+2+c_2(1)\\&=n+(n-1)+(n-2)+\cdots+2+1+1\\&=\frac{n(n+1)}2+1\\&={}_{n+1}\mathrm C_2+1={}_n\mathrm C_2+{}_n\mathrm C_1+{}_n\mathrm C_0\end{aligned} ⋯⋯\displaystyle \cdots\cdots ① 이다.

+5점 · 구의 분할 수의 점화식

[3-3]n\displaystyle n개의 평면으로 구와 그 내부를 최대로 분할한 수를 c3(n)\displaystyle c_{3} ( n )이라 하자.c3(n)\displaystyle c_{3} ( n )은 기존에 그어진 서로 평행하지 않은 n−1\displaystyle n - 1개의 평면으로 나눠진 구와 그 내부의 분할에서, n\displaystyle n번째 평면으로 자르면 그 단면은 원과 그 내부이다. 이때 잘린 원과 그 내부는 n\displaystyle n번째 평면과 그 전에 자른 n−1\displaystyle n - 1개의 평면과의 교선으로 나눠진 형태를 가진다. 그러므로 c2(n−1)\displaystyle c_{2} ( n - 1 )개의 조각이 모두 둘로 나뉘게 되므로c3(k)=c3(k−1)+c2(k−1)\displaystyle c_{3} ( k ) = c_{3} ( k - 1 ) + c_{2} ( k - 1 ) (k=2,⋯ ,n)\displaystyle \left( k = 2 , \cdots , n \right) 이다.

+5점 · 구의 분할 수의 일반항

①을 이용하여c3(n)=c3(1)+∑k=1n−1c2(k)=2+∑k=1n−1(kC2+kC1+kC0)=2+∑k=1n−1kC2+∑k=1n−1kC1+∑k=1n−1kC0=2+(nC3−1C2)+nC2+(nC1−0C0)=nC3+nC2+nC1+nC0\displaystyle \begin{aligned}c_{3} ( n ) &= c_{3} ( 1 ) + \sum_{k = 1}^{n - 1} c_{2} ( k ) \\ &= 2 + \sum_{k = 1}^{n - 1} ({}_{k}\mathrm{C}_{2} +{}_{k}\mathrm{C}_{1} +{}_{k}\mathrm{C}_{0} ) \\ &= 2 + \sum_{k = 1}^{n - 1}{}_{k}\mathrm{C}_{2} + \sum_{k = 1}^{n - 1}{}_{k}\mathrm{C}_{1} + \sum_{k = 1}^{n - 1}{}_{k}\mathrm{C}_{0} \\ &= 2 + ({}_{n}\mathrm{C}_{3} -{}_{1}\mathrm{C}_{2} ) +{}_{n}\mathrm{C}_{2} + ({}_{n}\mathrm{C}_{1} -{}_{0}\mathrm{C}_{0} )\\&={}_n\mathrm C_3+{}_n\mathrm C_2+{}_n\mathrm C_1+{}_n\mathrm C_0\end{aligned}이다.

첨삭 사례

아직 등록된 첨삭 사례가 없습니다.

질문과 답변 · 0개질문과 답변 · 고정 0개

아직 등록된 질문이 없습니다. 질문 작성은 멤버십 회원만 가능합니다.