수리논술, 이게 다다.

자연계열 1번

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문제

수열 {an}\displaystyle \{a_n\}, {bn}\displaystyle \{b_n\}이 다음 조건을 만족시킨다.

(가) 모든 자연수 n\displaystyle n에 대해서 ∑k=1nakbk=n(n+1)(2n+1)\displaystyle \sum_{k=1}^n a_kb_k=n(n+1)(2n+1)이다.(나) 수열 {bn}\displaystyle \{b_n\}은 첫째항이 b\displaystyle b이고 공차가 d\displaystyle d인 등차수열이다. (단, d\displaystyle d는 0이 아닌 실수.)(다) 수열 {bn}\displaystyle \{b_n\}은 모든 자연수 n\displaystyle n에 대하여 bn≠0\displaystyle b_n\ne0이다.

다음 물음에 답하시오. [총 25점]

(1) 수열 {an}\displaystyle \{a_n\}의 일반항 an\displaystyle a_n을 b\displaystyle b와 d\displaystyle d에 관한 식으로 나타내시오. [7점]

(2) lim⁡n→∞anbn\displaystyle \lim_{n\to\infty}\frac{a_n}{b_n}의 값을 d\displaystyle d에 관한 식으로 나타내시오. [8점]

(3) d\displaystyle d가 양수이고, b=d\displaystyle b=d를 만족시킬 때, ∑k=1101ak+1+ak\displaystyle \sum_{k=1}^{10}\frac1{\sqrt{a_{k+1}}+\sqrt{a_k}}의 값을 d\displaystyle d에 관한 식으로 나타내시오. [10점]

해설강의 준비중
+7점 · (1) 아래에 제시된 예시답안과 같이 단계에 따라 1등급~7등급으로 채점한다.

(1) ① bn=b+(n−1)d\displaystyle b_n=b+(n-1)d이고② anbn=∑k=1nakbk−∑k=1n−1akbk\displaystyle a_nb_n=\sum_{k=1}^n a_kb_k-\sum_{k=1}^{n-1}a_kb_k (n≥2)\displaystyle (n\ge2)이므로③ anbn=n(n+1)(2n+1)−n(n−1)(2n−1)=6n2\displaystyle a_nb_n=n(n+1)(2n+1)-n(n-1)(2n-1)=6n^2 (n≥2)\displaystyle (n\ge2)④ bn≠0\displaystyle b_n\ne0이므로 양변을 bn\displaystyle b_n으로 나누면 an=6n2b+(n−1)d\displaystyle a_n=\frac{6n^2}{b+(n-1)d} (n≥2)\displaystyle (n\ge2)⑤ a1b1=1×2×3=6\displaystyle a_1b_1=1\times2\times3=6, a1=6b\displaystyle a_1=\frac6b이므로 an=6n2b+(n−1)d\displaystyle a_n=\frac{6n^2}{b+(n-1)d} (n≥1)\displaystyle (n\ge1)

+8점 · (2) 아래에 제시된 예시답안과 같이 단계에 따라 1등급~7등급으로 채점한다.

(2) ① an=6n2b+(n−1)d\displaystyle a_n=\frac{6n^2}{b+(n-1)d}, bn=b+(n−1)d\displaystyle b_n=b+(n-1)d이고② bn≠0\displaystyle b_n\ne0이므로 양변을 bn\displaystyle b_n으로 나누면③ anbn=6n2{b+(n−1)d}2=6{bn+(1−1n)d}2\displaystyle \frac{a_n}{b_n}=\frac{6n^2}{\{b+(n-1)d\}^2}=\frac6{\left\{\frac bn+\left(1-\frac1n\right)d\right\}^2}④ n→∞\displaystyle n\to\infty일 때 1n→0\displaystyle \frac1n\to0이므로⑤ lim⁡n→∞anbn=lim⁡n→∞6{bn+(1−1n)d}2=6d2\displaystyle \lim_{n\to\infty}\frac{a_n}{b_n}=\lim_{n\to\infty}\frac6{\left\{\frac bn+\left(1-\frac1n\right)d\right\}^2}=\frac6{d^2}.

+10점 · (3) 아래에 제시된 예시답안과 같이 단계에 따라 1등급~7등급으로 채점한다.

(3) ① an=6n2b+(n−1)d\displaystyle a_n=\frac{6n^2}{b+(n-1)d}에서 b=d\displaystyle b=d이므로 an=6n2nd=6nd\displaystyle a_n=\frac{6n^2}{nd}=\frac{6n}d② ak+1−ak≠0\displaystyle \sqrt{a_{k+1}}-\sqrt{a_k}\ne0이므로③ ∑k=1101ak+1+ak=∑k=110ak+1−akak+1−ak\displaystyle \sum_{k=1}^{10}\frac1{\sqrt{a_{k+1}}+\sqrt{a_k}}=\sum_{k=1}^{10}\frac{\sqrt{a_{k+1}}-\sqrt{a_k}}{a_{k+1}-a_k}④ ak+1−ak=6d\displaystyle a_{k+1}-a_k=\frac6d이므로⑤ d6∑k=110(ak+1−ak)=d6(a11−a1)=d6(11−1)=6d(11−1)6\displaystyle \frac d6\sum_{k=1}^{10}(\sqrt{a_{k+1}}-\sqrt{a_k})=\frac d6(\sqrt{a_{11}}-\sqrt{a_1})=\sqrt{\frac d6}(\sqrt{11}-1)=\frac{\sqrt{6d}(\sqrt{11}-1)}6

소문항등급채점 기준
(1)1등급전 과정이 모두 맞거나, 일부 생략이 있으나 전체 오류가 없고 답도 맞음
(1)2등급④단계까지 옳게 서술한 경우
(1)3등급③단계까지 옳게 서술한 경우
(1)4등급①,②단계 모두 옳게 서술한 경우
(1)5등급①,②단계 중 하나를 옳게 서술한 경우
(1)6등급올바르게 서술된 부분이 일부라도 있는 경우
(1)7등급백지 답안
(2)1등급전 과정이 모두 맞거나, 일부 생략이 있으나 전체 오류가 없고 답도 맞음
(2)2등급④단계까지 옳게 서술한 경우
(2)3등급③단계까지 옳게 서술한 경우
(2)4등급②단계까지 옳게 서술한 경우
(2)5등급①단계까지 옳게 서술한 경우
(2)6등급올바르게 서술된 부분이 일부라도 있는 경우
(2)7등급백지 답안
(3)1등급전 과정이 모두 맞거나, 일부 생략이 있으나 전체 오류가 없고 답도 맞음
(3)2등급④단계까지 옳게 서술한 경우
(3)3등급③단계까지 옳게 서술한 경우
(3)4등급②단계까지 옳게 서술한 경우
(3)5등급①단계까지 옳게 서술한 경우
(3)6등급올바르게 서술된 부분이 일부라도 있는 경우
(3)7등급백지 답안

* 각 문제에 대하여 아래에 제시된 예시답안과 같이 단계에 따라 1등급~7등급으로 채점한다.이후 등급을 해당 문제의 점수로 환산하여 총점을 계산한다.

* 도출 과정이 옳으나 계산 결과가 정확히 일치하지 않으면 1등급을 감점한다.

* 답안을 서술하면서 식만 나열하고, 논리적인 설명이 없으면 1등급을 감점한다.

* 백지답안은 7등급을 부여한다.

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