미적분Ⅱ급수수능 기출기본 문제 (3점 중반)

부분분수 급수와 지수

문제

정수 aa, bb에 대하여 2a×3b=n=11n(n+2)\displaystyle 2 ^{a} \times 3 ^{b} = \sum\limits _{n = 1} ^{\infty} \frac{1}{n ( n + 2 )}가 성립할 때, a2+b2a ^{2} + b ^{2}의 값을 구하시오. [3점]

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해설

2a×3b=limnk=1n12(1k1k+2)\displaystyle 2 ^{a} \times 3 ^{b} = \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {} \sum\limits _{k = 1} ^{n} \frac{1}{2} \left( \frac{1}{k} - \frac{1}{k + 2} \right) =limn12(1+121n+11n+2)\displaystyle = \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {} \frac{1}{2} \left( 1 + \frac{1}{2} - \frac{1}{n + 1} - \frac{1}{n + 2} \right) =34=22×31\displaystyle = \frac{3}{4} = 2 ^{- 2} \times 3 ^{1}a2+b2=5a ^{2} + b ^{2} = 5

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