대수수열의 합수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

바둑돌 배열 규칙

문제

그림은 다음과 같은 규칙으로 제nn행에 nn개의 바둑돌을 놓은 것이다. (n=1,2,3,n = 1 , 2 , 3 , \cdots)

(가) 제11행에는 검은 돌, 제22행에는 흰 돌을 놓는다. (나) 각 행에 놓은 바둑돌은 좌우대칭이 되도록 한다. (다) 각 행에서 두 검은 돌 사이에는 흰 돌을 두 개 놓는다. (라) 각 행에서 흰 돌은 세 개 이상 연속되지 않게 놓는다.

nn행에 놓인 검은 돌의 개수를 ana _{n}이라 할 때, n=130an\displaystyle \sum\limits _{n=1} ^{30} a _{n}의 값은? [4점] 135135140140145145150150155155

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해설

[출제의도] 주어진 규칙성을 이용하여 검은 돌의 개수를 추론할 수 있는가를 묻는 문제이다. 각 행에 있는 검은 돌의 개수를 세 행씩 묶어서 생각하면 (1,0,1)( 1 , 0 , 1 ), (2,1,2)( 2 , 1 , 2 ), (3,2,3)( 3 , 2 , 3 ), (4,3,4)( 4 , 3 , 4 ), (5,4,5)( 5 , 4 , 5 ), … 이므로 a3k2+a3k1+a3ka _{3k-2} + a _{3k-1} + a _{3k}=3k1= 3 k - 1이다. ∴ n=130an=k=110(3k1)\displaystyle \sum\limits _{n=1} ^{30} a _{n} = \sum\limits _{k=1} ^{10} ( 3 k - 1 ) =3×5510=155= 3 \times 55 - 10 = 155 [다른 풀이] 홀수 행에 놓인 검은 돌의 개수를 차례로 나열하면 11, 11, 11, 33, 33, 33, 55, 55, 55, …이다. 짝수 행에 놓인 검은 돌의 개수를 차례로 나열하면 00, 22, 22, 22, 44, 44, 44, 66, 66, 66, …이다. ∴ n=130an\displaystyle \sum\limits _{n=1} ^{30} a _{n}=3(1+3+5+7+9)+3(2+4+6+8)+2×10= 3 ( 1 + 3 + 5 + 7 + 9 ) + 3 ( 2 + 4 + 6 + 8 ) + 2 \times 10 =155= 155

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