수리논술, 이게 다다.

자연계열 2번

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문제

[문제 2, 단답형] x≥1\displaystyle x\ge 1인 실수 x\displaystyle x에 대하여 함수 f(x)\displaystyle f(x)를 f(x)=∫1xt2025+t2024+1t2025+t1885+1dt\displaystyle f(x)=\int_{1}^{x}\frac{t^{2025}+t^{2024}+1}{t^{2025}+t^{1885}+1}dt라 할 때, 다음 극한값을 구하시오. [10점]lim⁡n→∞∑k=210f(n+2k)−f(n)(k−1)k(k+1)\displaystyle \lim_{n\to\infty}\sum_{k=2}^{10}\frac{f(n+2k)-f(n)}{(k-1)k(k+1)}

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평균값 정리

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수열의 합

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f′(x)=x2025+x2024+1x2025+x1885+1→1\displaystyle f^{\prime}(x)=\frac{x^{2025}+x^{2024}+1}{x^{2025}+x^{1885}+1}\to1이므로각 k=2,…,10\displaystyle k=2,\ldots,10에 대해 평균값 정리를 적용하면f(n+2k)−f(n)=2kf′(ξn,k),n<ξn,k<n+2k\displaystyle f(n+2k)-f(n)=2k f^{\prime}(\xi_{n,k}),\qquad n<\xi_{n,k}<n+2k이다.ξn,k→∞\displaystyle \xi_{n,k}\to\infty이고합의 항수는 유한하므로구하는 극한값은∑k=2102(k−1)(k+1)=∑k=210(1k−1−1k+1)=1+12−110−111=7255\displaystyle \sum_{k=2}^{10}\frac{2}{(k-1)(k+1)}=\sum_{k=2}^{10}\left(\frac1{k-1}-\frac1{k+1}\right)=1+\frac12-\frac1{10}-\frac1{11}=\frac{72}{55}이다.

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