수리논술, 이게 다다.

자연계열 9번

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문제

문제 9 아래의 제시문을 읽고 문제에 답하시오. (10점)

김연세 연구원은 미래생명공학연구원에서 세포의 분화를 연구하기 위해 다양한 동물세포주를 개발하고 배양을 진행하는 프로젝트에 참여 중이다. 김 연구원은 피부 조직에서 유래한 상피세포주를 개발 중인데, 이 과정에서 2일에 1회 세포분열이 이루어지는 A type의 세포와 1일에 1회씩 세포분열이 이루어지는 B type의 세포가 각각 80%와 20%씩 섞여 있는 100,000개의 세포들을 획득하였다. 이 세포들을 배양하여 A type 세포가 20%, B type 세포가 80%가 될 때까지 배양하기 위해서는 며칠이 걸리고, 이때 각각 몇 개의 세포들이 얻어질 수 있을지 설명하시오.

해설강의 준비중

최상: 위의 결과에서 7일째도 해당됨을 캐치 및 근거/이유제시A\displaystyle A는 2일에 1회, B\displaystyle B는 1일에 1회 분열하므로, 7일차와 8일차에 두 세포의 비율이 20:80이 된다.

상: 위의 테이블과 동시에 아래와 같이 수식 제공경과일 수를 N\displaystyle N이라 하면A\displaystyle A세포수 = (단, 가 정수가 아닐 때는 분열 안 하는 것으로 간주)B\displaystyle B세포수 = 2따라서B세포수A세포수=20000×2N80000×2N2=8020=4\displaystyle \frac{B\text{세포수}}{A\text{세포수}}=\frac{20000\times2^N}{80000\times2^{\frac N2}}=\frac{80}{20}=4Comment. N\displaystyle N일째의 세포수는 각각 80000×2⌊N/2⌋\displaystyle 80000\times2^{\lfloor N/2\rfloor}, 20000×2N\displaystyle 20000\times2^N이다. 원문의 2N/2\displaystyle 2^{N/2}는 N\displaystyle N이 짝수일 때만 맞으며, 두 세포수의 비가 처음 20:80\displaystyle 20:80이 되는 때는 N=7\displaystyle N=7이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.정리하면2N=2N2⋅16=2N2+4⇒N=N2+4⇒2N=N+8∴N=8\displaystyle 2^N=2^{\frac N2}\cdot16=2^{\frac N2+4}\quad\Rightarrow\quad N=\frac N2+4\quad\Rightarrow\quad2N=N+8\quad\therefore N=8

중: 테이블을 이용하여 풀이

DAY0DAY1DAY2DAY3DAY4DAY5DAY6DAY7DAY8
A세포
80,000
80,000160,000160,000320,000320,000640,000640,0001,280,000
B세포
20,000
40,00080,000160,000320,000640,0001,280,0002,560,0005,120,000

A세포:B세포 = 20:80

하: 답안의 논리 및 내용이 미흡하거나 미작성

채점 기준배점
세포 분열에 의해서 세포수가 2배가 된다는 것을 이해하고 계산에 임함3점
세포 분열에 따른 세포수의 증가 패턴을 계산하였고, 값이 맞았음 (테이블을 이용하여 계산하여 값이 맞았을 때 6점에 해당함)3점
문제를 이해서 공식으로 만들어서 지수 공식을 이용하여 계산하였고 답이 맞음 (상에 해당하는 점수로 9점에 해당함)3점
계산을 통해서 풀었고, 여러 상황을 고려하여 7일 8일 모두 가능함을 설명함 (최상에 해당하는 점수로 10점에 해당함)1점

* 최상은 고려하지 않았는데, 최상 기준이 있기 때문에 1점을 남겨두었습니다.

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