공통수학1복소수수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

복소수 주사위 곱

문제

그림과 같이 66개의 면에 각각 00, 22, 33, 55, 2i2 i, 1+i1 + i가 적힌 정육면체 모양의 주사위가 있다. 이 주사위를 nn번 던져서 나온 수들을 모두 곱하였더니 32- 32가 되었다. 가능한 모든 nn의 값의 합을 구하시오. (단, i=1\displaystyle i = \sqrt{- 1}이다.) [4점]

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해설

[출제의도] 복소수의 거듭제곱을 이용하여 수학 외적 문제를 해결한다. (1+i)2=1+2i+i2( 1 + i ) ^{2} = 1 + 2 i + i ^{2}=2i= 2 i (2i)2=4i2( 2 i ) ^{2} = 4 i ^{2}=4= - 4 (1+i)2×2i=2i×2i( 1 + i ) ^{2} \times 2 i = 2 i \times 2 i=4= - 4 주사위를 던져 00, 3,3 , 55가 적어도 한 번 나오면 32- 32가 나올 수 없다. 그리고 32=2532 = 2 ^{5}이므로 주사위는 최소한 55번 이상 던져야 한다. (ⅰ) 주사위를 55번 던지는 경우 2233회, 2i2 i22회 나오면 (2)3×(2i)2=8×(4)( 2 ) ^{3} \times ( 2 i ) ^{2} = 8 \times ( - 4 )=32= - 32 (ⅱ) 주사위를 66번 던지는 경우 2233회, 1+i1 + i22회, 2i2 i11회 나오면 23×(1+i)2×2i=8×2i×2i2 ^{3} \times ( 1 + i ) ^{2} \times 2 i = 8 \times 2 i \times 2 i=32= - 32 (ⅲ) 주사위를 77번 던지는 경우 2233회, 1+i1 + i44회 나오면 23×(1+i)4=8×(2i)22 ^{3} \times ( 1 + i ) ^{4} = 8 \times ( 2 i ) ^{2}=32= - 32 (ⅰ), (ⅱ), (ⅲ)에 의하여 가능한 nn의 값은 5,6,75 , 6 , 7이다. 따라서 구하는 값은 5+6+7=185 + 6 + 7 = 18

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