수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

자연계열 1번

문제

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2단계 · f(x+1)=(x+1)f(x)\displaystyle f(x+1)=(x+1)f(x)를 미분하면 f(x+1)=f(x)+(x+1)f(x)\displaystyle f^{\prime}(x+1)=f(x)+(x+1)f^{\prime}(x)임을 보인다.

■ 1-1함수의 곱의 미분법에 의해 다음의 관계가 성립한다.f(x+1)=f(x)+(x+1)f(x)  f(x+1)(x+1)f(x)=f(x)\displaystyle f^{\prime}(x+1)=f(x)+(x+1)f^{\prime}(x)\ \Rightarrow\ f^{\prime}(x+1)-(x+1)f^{\prime}(x)=f(x)\quad\cdots\cdots\quad\text{①}

1단계 · f(1)=1\displaystyle f(1)=1, f(2)=2f(1)=2\displaystyle f(2)=2f(1)=2, f(3)=3f(2)=6\displaystyle f(3)=3f(2)=6임을 보인다.

정의된 함수의 관계를 이용하면f(1)=1\displaystyle f(1)=1, f(2)=2f(1)=2!\displaystyle f(2)=2f(1)=2!, f(3)=3f(2)=3!\displaystyle f(3)=3f(2)=3!, \displaystyle \cdots 이고

3단계 · ①과 ②의 관계를 이용하여 f(4)9f(2)6f(1)=17\displaystyle f^{\prime}(4)-9f^{\prime}(2)-6f^{\prime}(1)=17임을 보인다.

f(4)9f(2)6f(1)\displaystyle f^{\prime}(4)-9f^{\prime}(2)-6f^{\prime}(1)에 식 ①의 관계를 적용하면f(4)9f(2)6f(1)=f(4)4f(3)+4(f(3)3f(2))+3(f(2)2f(1))=f(3)+4f(2)+3f(1)=3!+4×2!+3×1=17\displaystyle \begin{aligned}f^{\prime}(4)-9f^{\prime}(2)-6f^{\prime}(1)&=f^{\prime}(4)-4f^{\prime}(3)+4(f^{\prime}(3)-3f^{\prime}(2))+3(f^{\prime}(2)-2f^{\prime}(1))\\&=f(3)+4f(2)+3f(1)=3!+4\times2!+3\times1=17\end{aligned}이다.

4단계 · 부분적분법에 의해 f(u)=u1101xu1(1x)11dx\displaystyle f(u)=\frac u{11}\int_0^1x^{u-1}(1-x)^{11}\,dx임을 보인다.

■ 1-2부분적분에 의해f(u)=01xu(1x)10dx=xu111(1x)11x=01+u1101xu1(1x)11dx=u1101xu1(1x)11dx\displaystyle f(u)=\int_0^1x^u(1-x)^{10}\,dx=\left.-x^u\frac1{11}(1-x)^{11}\right|_{x=0}^1+\frac u{11}\int_0^1x^{u-1}(1-x)^{11}\,dx=\frac u{11}\int_0^1x^{u-1}(1-x)^{11}\,dx

5단계 · ④의 적분식이 f(u)=u1101(xu1xu)(1x)10dx=u11f(u1)u11f(u)\displaystyle f(u)=\frac u{11}\int_0^1(x^{u-1}-x^u)(1-x)^{10}\,dx=\frac u{11}f(u-1)-\frac u{11}f(u)가 되고 이를 정리하면 g(u)=uu+11\displaystyle g(u)=\frac u{u+11}임을 보인다.

이 식이 f(u)\displaystyle f(u) 또는 f(u1)\displaystyle f(u-1)의 꼴이 되기 위해서는 (1x)\displaystyle (1-x)의 지수가 10\displaystyle 10이 되어야 하므로f(u)=u1101xu1(1x)11dx=u1101xu1(1x)(1x)10dx=u1101(xu1xu)(1x)10dx=u11(01xu1(1x)10dx01xu(1x)10dx)=u11f(u1)u11f(u)\displaystyle \begin{aligned}f(u)&=\frac u{11}\int_0^1x^{u-1}(1-x)^{11}\,dx=\frac u{11}\int_0^1x^{u-1}(1-x)(1-x)^{10}\,dx\\&=\frac u{11}\int_0^1(x^{u-1}-x^u)(1-x)^{10}\,dx=\frac u{11}\left(\int_0^1x^{u-1}(1-x)^{10}\,dx-\int_0^1x^u(1-x)^{10}\,dx\right)\\&=\frac u{11}f(u-1)-\frac u{11}f(u)\end{aligned}위 관계식을 정리하면 f(u)=uu+11f(u1)\displaystyle f(u)=\frac u{u+11}f(u-1)이므로 g(u)=uu+11\displaystyle g(u)=\frac u{u+11}이다.

6단계 · g(u)=uu+11\displaystyle g(u)=\frac u{u+11}임을 이용하여 f(u+1)=u+1u+12f(u)=(u+1)u(u+12)(u+11)f(u1)\displaystyle f(u+1)=\frac{u+1}{u+12}f(u)=\frac{(u+1)u}{(u+12)(u+11)}f(u-1)이 되고 u(u+1)(u+11)(u+12)=112  u2u12=0\displaystyle \frac{u(u+1)}{(u+11)(u+12)}=\frac1{12}\ \Rightarrow\ u^2-u-12=0를 만족하는 u=3,4\displaystyle u=-3,4이며 u2\displaystyle u\ge2이므로 u=4\displaystyle u=4임을 보인다.

이 관계식을 이용하면 f(u+1)=(u+1)u+12f(u)=(u+1)u(u+12)(u+11)f(u1)\displaystyle f(u+1)=\frac{(u+1)}{u+12}f(u)=\frac{(u+1)u}{(u+12)(u+11)}f(u-1)이므로,u(u+1)(u+11)(u+12)=112\displaystyle \frac{u(u+1)}{(u+11)(u+12)}=\frac1{12}을 만족시키는 u\displaystyle u를 찾는다.12u2+12u=u2+21u+132  11u211u132=0  u2u12=(u4)(u+3)=0\displaystyle 12u^2+12u=u^2+21u+132\ \Rightarrow\ 11u^2-11u-132=0\ \Rightarrow\ u^2-u-12=(u-4)(u+3)=0Correction. 전개식의 21u\displaystyle 21u23u\displaystyle 23u의 오기이다.(u+11)(u+12)=u2+23u+132\displaystyle (u+11)(u+12)=u^2+23u+132이어지는 정리식과 u=4\displaystyle u=4라는 결론에는 올바른 계수가 반영되어 있다. 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.u2\displaystyle u\ge2이므로 u=4\displaystyle u=4이다.

등급기준
1등급위의 6가지 기준을 모두 충족시키고 논리 전개가 완벽한 경우
2등급위의 6가지 기준을 모두 충족하나 논리 전개나 표현력이 다소 떨어지는 경우
3등급위의 6가지 기준 중 5가지 요건을 만족하는 경우
4등급위의 6가지 기준 중 ④와 ⑤ 요건을 충족시키고 나머지 요건 중 2가지를 만족시키는 경우
5등급위의 6가지 기준 중 4가지 요건을 만족하는 경우(4등급 기준 제외)
6등급위의 6가지 기준 중 3가지 요건을 만족하는 경우
7등급위의 6가지 기준 중 2가지 요건을 만족하는 경우
8등급위의 6가지 기준 중 1가지 요건을 만족하는 경우
9등급위의 6가지 기준을 전혀 충족시키지 못한 경우

각 세부 문제별로 다음과 같은 기준을 만족시켜야 한다.

첨삭 사례

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