[1.2] 그림과 같이 반지름의 길이가 1이고 중심각이 4π인 부채꼴 P1OQ1이 있다. 점 Q1에서 선분 OP1에 내린 수선의 발을 P2라 하고, 선분 OQ1 위에 OP2=OQ2인 점 Q2를 택하여 중심각이 4π인 부채꼴 P2OQ2를 부채꼴 P1OQ1의 내부에 그린다. 점 Q2에서 선분 OP2에 내린 수선의 발을 P3, 선분 OQ2 위에 OP3=OQ3인 점 Q3을 택하여 중심각인 4π인 부채꼴 P3OQ3을 부채꼴 P2OQ2의 내부에 그린다. 이와 같은 방법으로 부채꼴을 한없이 그려 나간다. 삼각형 QnPnPn+1의 넓이를 an이라 할 때, 급수 n=1∑∞an의 합을 구하시오.
[1.2] 삼각형 Q1P2O은 각 Q1P2O가 직각인 직각이등변삼각형이고 빗변의 길이가 1이므로Q1P2=OP2=21,P1P2=1−21이다. 따라서 a1=42−1이다. 모든 자연수 n에 대하여 삼각형 QnPn+1O이 각 QnPn+1O가 직각인 직각이등변삼각형이므로,QnPn+1=OPn+1,OPn+1=21OQn이고, 문제의 조건에서 OPn=OQn이다. 따라서OPn+1=21OPn,Qn+1Pn+2=OPn+2=21OPn+1=21QnPn+1,an=21×PnPn+1×QnPn+1=21×(OPn−OPn+1)×QnPn+1로부터an+1=21×(OPn+1−OPn+2)×Qn+1Pn+2=21×(21OPn−21OPn+1)×21×QnPn+1=41×(OPn−OPn+1)×QnPn+1=21an,즉 수열 {an}은 첫째항이 42−1이고 공비가 21인 등비수열이므로, 급수 n=1∑∞an의 합은1−2142−1=22−1이다.