수리논술, 이게 다다.

자연계열 3번

오류 제보

문제

문제 3 다음 제시문을 읽고 아래 논제에 답하시오. (25점)

두 수열 {an}\displaystyle \{a_n\}, {bn}\displaystyle \{b_n\}에 대하여① ∑n=1N(an±bn)=∑n=1Nan±∑n=1Nbn\displaystyle \sum_{n=1}^N(a_n\pm b_n)=\sum_{n=1}^Na_n\pm\sum_{n=1}^Nb_n② ∑n=1Ncan=c∑n=1Nan\displaystyle \sum_{n=1}^Nca_n=c\sum_{n=1}^Na_n (단, c\displaystyle c는 상수)③ ∑n=1Nc=cN\displaystyle \sum_{n=1}^Nc=cN (단, c\displaystyle c는 상수)【출처: 수학Ⅰ「합의 기호 ∑\displaystyle \sum」】

첫째항과 공비 r\displaystyle r이 모두 1보다 큰 실수인 등비수열 {an}\displaystyle \{a_n\}과 함수 f(x)=2ln⁡x\displaystyle f(x)=2\ln x에 대하여 f(a2027)=19\displaystyle f(a_{2027})=19이고, 좌표평면 위의 점 Pn(n,f(an))\displaystyle \mathrm{P}_n(n,f(a_n))에서 x\displaystyle x축에 내린 수선의 발을 Qn\displaystyle \mathrm{Q}_n이라고 하자. 사각형 PnQnQn+1Pn+1\displaystyle \mathrm{P}_n\mathrm{Q}_n\mathrm{Q}_{n+1}\mathrm{P}_{n+1}의 넓이 bn\displaystyle b_n에 대하여 ∑n=12027bn=20270\displaystyle \sum_{n=1}^{2027}b_n=20270이라 할 때, 실수 r\displaystyle r의 값을 구하시오.

해설강의 준비중
+10점 · 주어진 조건으로부터 f(an)\displaystyle f(a_n)이 공차 d=2ln⁡r\displaystyle d=2\ln r인 등차수열이라는 사실을 파악한다.

사각형 PnQnQn+1Pn+1\displaystyle \mathrm{P}_n\mathrm{Q}_n\mathrm{Q}_{n+1}\mathrm{P}_{n+1}은 선분 PnQn=f(an)\displaystyle \mathrm{P}_n\mathrm{Q}_n=f(a_n)과 선분 Pn+1Qn+1=f(an+1)\displaystyle \mathrm{P}_{n+1}\mathrm{Q}_{n+1}=f(a_{n+1})를 윗변과 아랫변으로 하고, 선분 QnQn+1=1\displaystyle \mathrm{Q}_n\mathrm{Q}_{n+1}=1를 높이로 하는 사다리꼴이므로 bn\displaystyle b_n은 다음과 같다.bn=12(f(an+1)+f(an))=12(2ln⁡a1rn−1+2ln⁡a1rn)=(2ln⁡a1+(2n−1)ln⁡r)\displaystyle b_n=\frac12(f(a_{n+1})+f(a_n))=\frac12(2\ln a_1r^{n-1}+2\ln a_1r^n)=(2\ln a_1+(2n-1)\ln r)따라서 bn\displaystyle b_n은 첫항이 2ln⁡a1+ln⁡r\displaystyle 2\ln a_1+\ln r이고 공차가 2ln⁡r\displaystyle 2\ln r인 등차수열이다.

등차수열의 각 항을 높이로 하는 사다리꼴의 넓이
+15점 · 나머지 조건을 이용하여 등차수열의 공차 d\displaystyle d를 구하고, 이로부터 실수 r\displaystyle r을 정확히 구한다.

또한, f(2027)=19\displaystyle f(2027)=19로부터 다음 식을 얻는다.Correction. f(2027)=19\displaystyle f(2027)=19는 문제의 조건 f(a2027)=19\displaystyle f(a_{2027})=19의 오기이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.2ln⁡a1r2026=2(ln⁡a1+2026ln⁡r)=19\displaystyle 2\ln a_1r^{2026}=2(\ln a_1+2026\ln r)=19, 2ln⁡a1=19−4052ln⁡r\displaystyle 2\ln a_1=19-4052\ln r위의 결과를 종합하면, 수열의 합은 다음과 같이 계산할 수 있다.∑n=1Nbn=N(2ln⁡a1−ln⁡r)+N(N+1)22ln⁡r=N(19−4053ln⁡r)+N(N+1)ln⁡r\displaystyle \sum_{n=1}^Nb_n=N(2\ln a_1-\ln r)+\frac{N(N+1)}2 2\ln r=N(19-4053\ln r)+N(N+1)\ln r문제의 조건 ∑n=12027bn=20270\displaystyle \sum_{n=1}^{2027}b_n=20270에서, N=2027\displaystyle N=2027이므로∑n=12027bn=2027(19−4053ln⁡r)+(2027⋅2028)ln⁡r=20270\displaystyle \sum_{n=1}^{2027}b_n=2027(19-4053\ln r)+(2027\cdot2028)\ln r=20270가 성립하므로, 이를 정리하면 다음 결과를 얻는다.ln⁡r=92025\displaystyle \ln r=\frac9{2025}, r=e1225\displaystyle r=e^{\frac1{225}}

첨삭 사례

아직 등록된 첨삭 사례가 없습니다.

질문과 답변 · 0개질문과 답변 · 고정 0개

아직 등록된 질문이 없습니다. 질문 작성은 멤버십 회원만 가능합니다.