두 수열 {an}, {bn}에 대하여①n=1∑N(an±bn)=n=1∑Nan±n=1∑Nbn②n=1∑Ncan=cn=1∑Nan(단, c는 상수)③n=1∑Nc=cN(단, c는 상수)【출처: 수학Ⅰ「합의 기호 ∑」】
첫째항과 공비 r이 모두 1보다 큰 실수인 등비수열 {an}과 함수 f(x)=2lnx에 대하여 f(a2027)=19이고, 좌표평면 위의 점 Pn(n,f(an))에서 x축에 내린 수선의 발을 Qn이라고 하자. 사각형 PnQnQn+1Pn+1의 넓이 bn에 대하여 n=1∑2027bn=20270이라 할 때, 실수 r의 값을 구하시오.
해설강의 준비중
숭실대 2027학년도 모의논술 자연계열 3번 · mathesis.kr/archive/ssu/2027mo/jayeon_3
+10점 · 주어진 조건으로부터 f(an)이 공차 d=2lnr인 등차수열이라는 사실을 파악한다.
사각형 PnQnQn+1Pn+1은 선분 PnQn=f(an)과 선분 Pn+1Qn+1=f(an+1)를 윗변과 아랫변으로 하고, 선분 QnQn+1=1를 높이로 하는 사다리꼴이므로 bn은 다음과 같다.bn=21(f(an+1)+f(an))=21(2lna1rn−1+2lna1rn)=(2lna1+(2n−1)lnr)따라서 bn은 첫항이 2lna1+lnr이고 공차가 2lnr인 등차수열이다.
+15점 · 나머지 조건을 이용하여 등차수열의 공차 d를 구하고, 이로부터 실수 r을 정확히 구한다.
또한, f(2027)=19로부터 다음 식을 얻는다.Correction.f(2027)=19는 문제의 조건 f(a2027)=19의 오기이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.2lna1r2026=2(lna1+2026lnr)=19, 2lna1=19−4052lnr위의 결과를 종합하면, 수열의 합은 다음과 같이 계산할 수 있다.n=1∑Nbn=N(2lna1−lnr)+2N(N+1)2lnr=N(19−4053lnr)+N(N+1)lnr문제의 조건 n=1∑2027bn=20270에서, N=2027이므로n=1∑2027bn=2027(19−4053lnr)+(2027⋅2028)lnr=20270가 성립하므로, 이를 정리하면 다음 결과를 얻는다.lnr=20259, r=e2251