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성균관대 2027학년도 모의 수리형 3번 · mathesis.kr/archive/skku/2027mo/suri_3
[문제 3-ⅰ]
+5점 · a500=510+(21−d500), a2027=2036+(23−d2027)의 꼴로 놓고, 0<dn<61을 보이거나, 이에 준하는 방법으로 31<21−dn<21, 34<23−dn<23을 올바르게 구할 수 있다.
k=21에 대하여 완전제곱식을 이용하면n2+21n<n2+21n+(221)2=(n+221)2=n+221이므로,dn=n+221−n2+21n=n+221+n2+21n4441이라 하자. 이 경우 an=n+221−dn이 성립한다. 즉a500=510+(21−d500),a2027=2036+(23−d2027)이다. n≥500이면 0<dn≤8n441≤4000441<61이므로31<21−dn<21,34<23−dn<23이 성립한다.
+5점 · 이를 이용하여 a500이 2번 구간에, a2027이 5번 구간에 들어감을 결론낼 수 있다.
따라서a500∈(510+31,510+21),a2027∈(2036+34,2036+23)이다. 그러므로 a500는 2번 구간에, a2027은 5번 구간에 들어간다.
[문제 3-ⅱ]
자연수 k에 대하여dn=n+2k−n2+kn=n+2k+n2+kn4k2이라 하자. n≥500이면 dn<8nk2≤4000k2이므로 k≤43일 경우 0<dn<21이 성립한다.
번호 배열은 길이가 2를 주기로 반복되므로, n2+41n이 5번 구간에 들어가면 모든 정수 l에 대해 n2+41n−2l이 5번 구간들에 들어간다.
+4점 · n이 짝수이면 an은 5번 구간에 들어갈 수 없음을 올바르게 설명할 수 있다.
만약 n이 짝수이면 n2+41n−(n+20)=21−dn이고, n+20이 짝수이므로 an이 들어가는 구간은 21−dn이 어느 구간에 들어가는지에 따라 결정된다. 그런데 0<21−dn<21이므로 an은 1번 또는 2번 구간에만 들어갈 수 있다. 즉, n이 짝수일 경우 an은 5번 구간에 들어갈 수 없다.
+6점 · n이 홀수일 때 an이 5번 구간에 들어가기 위한 조건이 0<dn≤61임을 구하고, 이를 n에 대한 조건으로 바꾸어 해당 n의 개수가 정확히 394개 임을 설명할 수 있다.
n이 홀수이면 n2+41n−(n+19)=23−dn이고, n+19가 짝수이므로 an이 들어가는 구간은 23−dn이 어느 구간에 들어가는지에 따라 결정된다. 1<23−dn<23이므로 an이 5번 구간에 들어가기 위해선 34≤23−dn<35이 성립해야 하고, 즉 0<dn≤61이 만족되어야 한다. 이 부등식을 n에 관해 정리하면 33721≤n이 되므로, 이를 만족하는 500≤n≤2027인 홀수 n의 개수는 394가 된다.따라서 5번 구간에 들어가는 an의 개수는 394개가 된다.
[문제 3-ⅲ]
[문제 3-ⅱ]의 답안에서 21≤k≤43일 경우 0<dn<21이 됨을 확인하였다. n2+kn이 3번 구간에 들어가면 모든 정수 l에 대해 n2+kn−2l이 3번 구간들에 들어간다.
+3점 · n이 홀수이면 an이 3번 구간에 들어갈 수 없음을 올바르게 설명할 수 있다.
만약 n이 홀수이면 n2+kn−(n−1)=n2+kn−(n+2k)+2k+1=2k+1−dn이고 n−1이 짝수이므로 n2+kn이 3번 구간에 들어가려면, 2k+1−dn이 3번 구간에 들어가야 한다.즉, k가 4m+1, 4m+2, 4m+3일 경우 각각 23−dn, 2−dn, 21−dn이 구간 [32,1)에 들어가야 하는데 0<dn<21이므로 불가능하다.
이제 500≤n≤2027인 짝수만 고려하자. 이 경우n2+kn−n=n2+kn−(n+2k)+2k=2k−dn이고 n이 짝수이므로 n2+kn이 3번 구간에 들어가려면, 2k−dn이 3번 구간에 들어가야 한다.
+3점 · m=5∑10A4m+1=m=5∑10A4m+3=0임을 구할 수 있다.
0<dn<21이므로, k가 홀수이면 21−dn 또는 23−dn이 구간 [32,1)에 들어가야 하는데 이는 0<dn<21임을 고려하면 불가능하다. 즉, 21≤k≤43인 k=4m+1, 4m+3에 대해 Ak=0이 되어 m=5∑10A4m+1=m=5∑10A4m+3=0이다.
+4점 · A22=A26=A30=A34=764, A38=752, A42=693을 올바르게 구하여, 이를 이용하여 최종값이 4501임을 도출할 수 있다.
그리고 k=4m+2인 경우에는 1−dn이 구간 [32,1)에 들어가야 하므로 0<dn≤31이 만족되어야 한다. 즉 6m2+4m+32≤n이 성립되어야 한다. 이는 각각의 고정된 5≤m≤10에 대하여 500≤n≤2026인 짝수 중 6m2+4m+1≤n을 만족하는 n의 개수가 A4m+2가 된다. m=5,6,7,8인 경우 6m2+4m+1<500이므로 A22=A26=A30=A34=764이고, 9≤m≤10인 경우 6m2+4m+1≥500이므로 A4m+2=1013−3m2−2m이고, 따라서 A38=752, A42=693이다. 그러므로m=5∑10(A4m+1+A4m+2+A4m+3)=m=5∑10A4m+2=4501이다.