[2.1] 1) x < − 2 n π \displaystyle x<-2n\pi x < − 2 nπ 이면 x + 2 n π < 0 , x − 2 n π < 0 \displaystyle x+2n\pi<0,\ x-2n\pi<0 x + 2 nπ < 0 , x − 2 nπ < 0 이므로 f ( x ) = − x − 2 n π − x + 2 n π + 1 − 4 n π = − 2 x + 1 − 4 n π \displaystyle f(x)=-x-2n\pi-x+2n\pi+1-4n\pi=-2x+1-4n\pi f ( x ) = − x − 2 nπ − x + 2 nπ + 1 − 4 nπ = − 2 x + 1 − 4 nπ 따라서 (ㄱ)= − 2 x + 1 − 4 n π \displaystyle =-2x+1-4n\pi = − 2 x + 1 − 4 nπ 2) − 2 n π ≦ x ≦ 2 n π \displaystyle -2n\pi\leqq x\leqq2n\pi − 2 nπ ≦ x ≦ 2 nπ 이면 x + 2 n π ≧ 0 , x − 2 n π ≦ 0 \displaystyle x+2n\pi\geqq0,\ x-2n\pi\leqq0 x + 2 nπ ≧ 0 , x − 2 nπ ≦ 0 이므로 f ( x ) = x + 2 n π − x + 2 n π + 1 − 4 n π = 1 \displaystyle f(x)=x+2n\pi-x+2n\pi+1-4n\pi=1 f ( x ) = x + 2 nπ − x + 2 nπ + 1 − 4 nπ = 1 따라서 (ㄴ)= 1 \displaystyle =1 = 1 3) x > 2 n π \displaystyle x>2n\pi x > 2 nπ 이면 x + 2 n π > 0 , x − 2 n π > 0 \displaystyle x+2n\pi>0,\ x-2n\pi>0 x + 2 nπ > 0 , x − 2 nπ > 0 이므로 f ( x ) = x + 2 n π + x − 2 n π + 1 − 4 n π = 2 x + 1 − 4 n π \displaystyle f(x)=x+2n\pi+x-2n\pi+1-4n\pi=2x+1-4n\pi f ( x ) = x + 2 nπ + x − 2 nπ + 1 − 4 nπ = 2 x + 1 − 4 nπ 따라서 (ㄷ)= 2 x + 1 − 4 n π \displaystyle =2x+1-4n\pi = 2 x + 1 − 4 nπ 이므로 f ( x ) = { − 2 x + 1 − 4 n π ( x < − 2 n π ) 1 ( − 2 n π ≦ x ≦ 2 n π ) 2 x + 1 − 4 n π ( x > 2 n π ) \displaystyle f(x)=\begin{cases}-2x+1-4n\pi&(x<-2n\pi)\\1&(-2n\pi\leqq x\leqq2n\pi)\\2x+1-4n\pi&(x>2n\pi)\end{cases} f ( x ) = ⎩ ⎨ ⎧ − 2 x + 1 − 4 nπ 1 2 x + 1 − 4 nπ ( x < − 2 nπ ) ( − 2 nπ ≦ x ≦ 2 nπ ) ( x > 2 nπ ) 이다.
[2.2] 모든 실수 x \displaystyle x x 에 대해 cos x ≤ 1 \displaystyle \cos x\leq1 cos x ≤ 1 이다. [2.1]에 의해 y = f ( x ) \displaystyle y=f(x) y = f ( x ) 는 1) x < − 2 n π \displaystyle x<-2n\pi x < − 2 nπ 이면 f ( x ) = − 2 x + 1 − 4 n π > 1 \displaystyle f(x)=-2x+1-4n\pi>1 f ( x ) = − 2 x + 1 − 4 nπ > 1 2) − 2 n π ≦ x ≦ 2 n π \displaystyle -2n\pi\leqq x\leqq2n\pi − 2 nπ ≦ x ≦ 2 nπ 이면 f ( x ) = 1 \displaystyle f(x)=1 f ( x ) = 1 3) x > 2 n π \displaystyle x>2n\pi x > 2 nπ 이면 f ( x ) = 2 x + 1 − 4 n π > 1 \displaystyle f(x)=2x+1-4n\pi>1 f ( x ) = 2 x + 1 − 4 nπ > 1 이므로 y = f ( x ) \displaystyle y=f(x) y = f ( x ) 와 y = cos x \displaystyle y=\cos x y = cos x 의 그래프가 만나려면 − 2 n π ≦ x ≦ 2 n π \displaystyle -2n\pi\leqq x\leqq2n\pi − 2 nπ ≦ x ≦ 2 nπ 인 실수 x \displaystyle x x 중 cos x = 1 \displaystyle \cos x=1 cos x = 1 가 되는 x \displaystyle x x 의 개수를 구하면 된다. 정수 k \displaystyle k k 에 대해 x = 2 k π \displaystyle x=2k\pi x = 2 k π 일 때 cos x = 1 \displaystyle \cos x=1 cos x = 1 이므로 − 2 n π ≦ 2 k π ≦ 2 n π ⇒ − n ≦ k ≦ n \displaystyle -2n\pi\leqq2k\pi\leqq2n\pi\ \Rightarrow\ -n\leqq k\leqq n − 2 nπ ≦ 2 k π ≦ 2 nπ ⇒ − n ≦ k ≦ n 인 정수 k \displaystyle k k 는 모두 2 n + 1 \displaystyle 2n+1 2 n + 1 개이고 따라서 교점의 개수는 2 n + 1 \displaystyle 2n+1 2 n + 1 이다.
[2.3] ∑ n = 1 26 1 a n a n + 1 = ∑ n = 1 26 1 ( 2 n + 1 ) ( 2 n + 3 ) = 1 2 ∑ n = 1 26 ( 1 2 n + 1 − 1 2 n + 3 ) = 1 2 { ( 1 3 − 1 5 ) + ( 1 5 − 1 7 ) + ⋯ + ( 1 53 − 1 55 ) } = 26 165 \displaystyle \begin{aligned}\sum_{n=1}^{26}\frac1{a_na_{n+1}}&=\sum_{n=1}^{26}\frac1{(2n+1)(2n+3)}\\&=\frac12\sum_{n=1}^{26}\left(\frac1{2n+1}-\frac1{2n+3}\right)\\&=\frac12\left\{\left(\frac13-\frac15\right)+\left(\frac15-\frac17\right)+\cdots+\left(\frac1{53}-\frac1{55}\right)\right\}=\frac{26}{165}\end{aligned} n = 1 ∑ 26 a n a n + 1 1 = n = 1 ∑ 26 ( 2 n + 1 ) ( 2 n + 3 ) 1 = 2 1 n = 1 ∑ 26 ( 2 n + 1 1 − 2 n + 3 1 ) = 2 1 { ( 3 1 − 5 1 ) + ( 5 1 − 7 1 ) + ⋯ + ( 53 1 − 55 1 ) } = 165 26