자연수 k에 대하여 함수 y=k31x2의 그래프와 함수 y=f(x)의 그래프의 교점의 개수를 ak라 하자. n=2300일 때, k=1∑nak를 구하여라.
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서울시립대 2021학년도 수시 자연계열 II 4번 · mathesis.kr/archive/uos/2021su/jayeon2_4
자연수 m에 대하여 64m−1≤x<64m에서 포물선 y=k31x2와 직선 y=8m의 교점의 개수는 0 혹은 1이다. 교점의 개수가 1일 필요충분조건은 k3642m−2≤8m<k3642m이다. 즉23m−4≤k<23m(1≤k≤2300)⋯ ①이다. k=1∑2300ak는 ①을 만족시키는 자연수의 순서쌍 (k,m)의 개수와 같다. 따라서 각 m에 대하여 bm을 ①을 만족시키는 k의 개수라 하면bm=n({k∣1≤k≤2300,23m−4≤k<23m})=⎩⎨⎧723m−23m−42300−2299+10(m=1)(2≤m≤100)(m=101)(m>101)이므로k=1∑2300ak=m=1∑101bm=7+m=2∑100(23m−23m−4)+2300−2299+1=711⋅2300−4이다.