공통수학1복소수수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

복소수 거듭제곱 집합

문제

집합 A={f(n)f(n)=(i+1i1)n+(i1i+1)n,n은자연수}\displaystyle A = \left\{ f ( n ) \left| f ( n ) = \left( \frac{i + 1}{i - 1} \right) ^{n} + \left( \frac{i - 1}{i + 1} \right) ^{n} , n \text{은} \text{자연수} \right\} \right.에 대하여 <보기>에서 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? (단, i=1\displaystyle i = \sqrt{- 1}) [4점]

보 기
ㄱ. f(100)=2f ( 100 ) = 2 ㄴ. 집합 AA는 덧셈에 대하여 닫혀 있다. ㄷ. 집합 AA의 부분집합의 개수는 88개이다.

ㄱ, ㄷㄴ, ㄷㄱ, ㄴ, ㄷ

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해설

[출제의도] 복소수의 성질을 이용하여 추론하기 i+1i1=i\displaystyle \frac{i + 1}{i - 1} = - i, i1i+1=i\displaystyle \frac{i - 1}{i + 1} = i이므로 f(n)=(i)n+in\left. \left. \left. f ( n ) = ( - i \right) ^{n} + i ^{n} \right. \right. k=1,2,3,k = 1 , 2 , 3 , \cdots에 대하여 (ⅰ) n=4kn = 4 k일 때, f(n)=2f ( n ) = 2 (ⅱ) n=4k1n = 4 k - 1일 때, f(n)=0f ( n ) = 0 (ⅲ) n=4k2n = 4 k - 2일 때, f(n)=2f ( n ) = - 2 (ⅳ) n=4k3n = 4 k - 3일 때, f(n)=0f ( n ) = 0 A={2,0,2}\therefore A = \left\{ - 2 , 0 , 2 \right\} ㄱ. f(100)=2f ( 100 ) = 2 (참) ㄴ. [반례] 2+2A2 + 2 \notin A (거짓) ㄷ. 집합 AA의 부분집합의 개수는 8개이다. (참)

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