수리논술, 이게 다다.

경상계열 2번

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문제

제시문 [가], [나], [다]를 참고하여 각 문항에 답하시오. (50점)

[가] 기업이 생산 활동을 하는 가장 큰 목적은 이윤을 얻기 위해서이다. 이윤을 얻는다는 것은 상품을 만들어 판매함으로써 얻는 돈(총수입)이 상품을 생산하여 판매하는 데 들어가는 돈(총비용)보다 많다는 것이다. 이에 기업은 총수입을 늘리고 총비용을 최소화하여 이윤을 극대화하기 위해 노력한다.

[나] 복리법이란 일정 기간 동안에 발생한 이자와 처음 원금을 합한 원리합계가 다음 기간 원금이 되어 이자를 계산하는 방법이다. 원금, 기간별 이자율, 기간을 각각 A\displaystyle A, r\displaystyle r, n\displaystyle n이라고 할 때 복리법에 의한 원금 A\displaystyle A의 n\displaystyle n 기간 후 원리합계 S\displaystyle S는 다음과 같이 나타낼 수 있으며, 이는 원금 A\displaystyle A의 n\displaystyle n 기간 후 미래가치이다. S=A(1+r)n\displaystyle S=A(1+r)^n미래에 발생하는 수입이나 지출에 기간별 이자율을 적용하면 현재시점에서의 가치(현재가치)로도 환산할 수 있다. 위 n\displaystyle n 기간 후 원리합계식을 이용하면 원금 A\displaystyle A는 S(1+r)−n\displaystyle S(1+r)^{-n}로 나타낼 수 있는데 n\displaystyle n 기간 후 원리합계 S\displaystyle S의 현재가치가 A\displaystyle A라는 의미이다.

[다] 다음은 등비수열의 일반항과 등비수열의 합에 대한 내용이다.첫째항이 a\displaystyle a, 공비가 r\displaystyle r (r≠0\displaystyle r\ne0)인 등비수열의 일반항 an\displaystyle a_n은 다음과 같다. an=arn−1\displaystyle a_n=ar^{n-1}첫째항이 a\displaystyle a, 공비가 r\displaystyle r인 등비수열의 첫째항부터 제n\displaystyle n항까지의 합 Sn=∑i=1nari−1\displaystyle S_n=\sum_{i=1}^nar^{i-1}은 다음과 같다.r≠1\displaystyle r\ne1일 때, Sn=a(1−rn)1−r=a(rn−1)r−1\displaystyle S_n=\frac{a(1-r^n)}{1-r}=\frac{a(r^n-1)}{r-1}r=1\displaystyle r=1일 때, Sn=na\displaystyle S_n=na

※ 다음 자료를 이용하여 주어진 문항에 답하라.박사장은 올해 초 2억 원의 연구개발비를 투입하여 상품을 개발하고 이를 생산·판매하려고 한다. 개발 1년차에는 1억 원의 총수입, 2년차에는 1년차 수준보다 20%가 상승한 총수입이 발생할 것으로 예상하고 있으며 그 이후에는 판매할 수 없다. 매년 총비용은 그 해 총수입의 10% 수준이다. 박사장이 사업 실행여부를 결정할 때 고려할 이자율은 연 8%이다. 계산 편의상 총수입과 총비용은 연말에 발생한다고 가정한다.

[문항 1] 제시문 [가], [다]를 활용하여 1년 차 이윤과 2년 차 이윤을 소숫점 아래 둘째자리까지만 억 원 단위로 구하시오. (단, 답안은 소숫점 아래 셋째자리 이하는 버림)

[문항 2] 제시문 [가], [나]를 활용하여 [문항 1]에서 계산한 1년 차 이윤의 현재가치와 2년 차 이윤의 현재가치를 소숫점 아래 둘째자리까지만 억 원 단위로 구하시오. (단, 답안은 소숫점 아래 셋째자리 이하는 버림)

[문항 3] 박사장이 이 사업을 실행할지 여부를 결정하고 그 근거를 제시하시오.

[문항 4] 제시문 [다]를 활용하여 1년 차 이윤의 현재가치와 2년 차 이윤의 현재가치의 합을 등비수열의 합의 식을 이용하여 표현할 때, a\displaystyle a와 r\displaystyle r 그리고 n\displaystyle n에 해당하는 값을 구하시오.

[문항 5] 등비수열의 합(S2\displaystyle S_2)의 r\displaystyle r에 대한 도함수를 구하고, [문항 4]의 결과를 이용하여 r\displaystyle r이 증가하면 이윤의 현재가치의 합이 증가, 감소 또는 불변할지 판단하시오.

해설강의 준비중
· 평가기준 1: 1년차 이윤 (0.90억원)을 올바르게 산출함

[문항 1]연차별 이윤 = 연차별 총수입 - 연차별 총비용1년차 이윤 =1−1×0.10=0.90\displaystyle =1-1\times0.10=0.90

· 평가기준 2: 2년차 이윤 (1.08억원)을 올바르게 산출함

2년차 이윤 =1×(1+0.20)−1×(1+0.20)×0.10=1.2×0.9=1.08\displaystyle =1\times(1+0.20)-1\times(1+0.20)\times0.10=1.2\times0.9=1.08

· 평가기준 3: 1년차 이윤의 현재가치(0.83억원)를 올바르게 산출함

[문항 2]1년차 이윤의 현재가치 = 1년차 이윤 ÷1.08=0.8333⇒0.83\displaystyle \div1.08=0.8333\Rightarrow0.83

· 평가기준 4: 2년차 이윤의 현재가치(0.92억원)를 올바르게 산출함

2년차 이윤의 현재가치 = 1년차 이윤 ÷1.082=0.9259⇒0.92\displaystyle \div1.08^2=0.9259\Rightarrow0.92Correction. 2년차 이윤의 현재가치를 구할 때에는 2년차 이윤 1.08억원을 사용해야 한다. 원문의 “1년차 이윤”은 “2년차 이윤”의 오기이며, 계산 결과 0.9259 및 절사값 0.92는 2년차 이윤으로 계산한 값이다. 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.

· 평가기준 5: 현재가치 합 (1.75억원)과 연구개발비(2억원)을 비교할 수 있어야 함

[문항 3]1년차 이윤의 현재가치 + 2년차 이윤의 현재가치 =0.83+0.92=1.75\displaystyle =0.83+0.92=1.75이고 연구개발비는 2억원이다.

· 평가기준 6: 연구개발비(2억원)이 이윤의 현재가치의 합(1.75악원)보다 크기 때문에 손실이 발생하기 때문에 사업을 수행하지 않아야 한다는 결론을 도출할 수 있어야 함

(결론) 연구개발비 2억원이 상품 판매사업에 따른 이윤의 현재 가치의 합인 1.75억원보다 크기 때문에 사업을 수행하면 회사에 손실이 발생하게 된다. 따라서 사업을 수행하지 않아야 한다.

· 평가기준 7: 등비수열의 합의 식으로 표현할 수 있음

[문항 4]등비수열의 합의 식은 다음과 같이 표현할 수 있음S2=(1−1×0.10)1.08+(1×(1+0.2))−1×(1+0.2)×0.101.082=(1−0.10)1.08+(1−0.10)×1.21.08×1.08=[(1−0.10)1.08]+[(1−0.10)1.08]×(1.21.08)=a+ar\displaystyle \begin{aligned}S_2&=\frac{(1-1\times0.10)}{1.08}+\frac{(1\times(1+0.2))-1\times(1+0.2)\times0.10}{1.08^2}\\&=\frac{(1-0.10)}{1.08}+\frac{(1-0.10)\times1.2}{1.08\times1.08}\\&=\left[\frac{(1-0.10)}{1.08}\right]+\left[\frac{(1-0.10)}{1.08}\right]\times\left(\frac{1.2}{1.08}\right)=a+ar\end{aligned}

· 평가기준 8: 정리된 식에서 a\displaystyle a, r\displaystyle r, n\displaystyle n 값을 찾아낼 수 있음

정리된 식으로부터 아래와 같이 3개의 값을 구할 수 있음a=[(1−0.10)1.08]=0.91.08=0.8333⇒0.83\displaystyle a=\left[\frac{(1-0.10)}{1.08}\right]=\frac{0.9}{1.08}=0.8333\Rightarrow0.83r=(1.21.08)=1.1111⇒1.11\displaystyle r=\left(\frac{1.2}{1.08}\right)=1.1111\Rightarrow1.11n=2\displaystyle n=2

· 평가기준 9: r≠1\displaystyle r\ne1일 경우에 대해 미분하고 결과값을 a\displaystyle a 또는 0.83이라고 제시할 수 있음

[문항 5]r≠1\displaystyle r\ne1일 때,dS2dr=a2r(r−1)−a(r2−1)(r−1)2=2ar2−2ar−ar2−a(r−1)2=ar2−2ar−a(r−1)2=a(r−1)2(r−1)2=a\displaystyle \begin{aligned}\frac{dS_2}{dr}&=\frac{a2r(r-1)-a(r^2-1)}{(r-1)^2}=\frac{2ar^2-2ar-ar^2-a}{(r-1)^2}\\&=\frac{ar^2-2ar-a}{(r-1)^2}=\frac{a(r-1)^2}{(r-1)^2}=a\end{aligned}Correction. −a(r2−1)=−ar2+a\displaystyle -a(r^2-1)=-ar^2+a이므로, 두 중간 분자의 상수항 −a\displaystyle -a는 +a\displaystyle +a의 오기이다. 뒤의 a(r−1)2\displaystyle a(r-1)^2 및 최종 미분값 a\displaystyle a는 맞다. 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.또는 da(r+1)dr=a\displaystyle \frac{da(r+1)}{dr}=a

| 평가등급구간 | 평가핵심내용 || --- | --- || 1등급 | 평가기준 10개 중 10개 제시 || 2등급 | 평가기준 10개 중 9개 제시 || 3등급 | 평가기준 10개 중 8개 제시 || 4등급 | 평가기준 10개 중 7개 제시 || 5등급 | 평가기준 10개 중 6개 제시 || 6등급 | 평가기준 10개 중 5개 제시 || 7등급 | 평가기준 10개 중 4개 제시 || 8등급 | 평가기준 10개 중 3개 제시 || 9등급 | 평가기준 10개 중 2개 이하 제시 |

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