대수등차수열과 등비수열수능 기출기본 문제 (3점 중반)

등비수열 판단

문제

일반항이 an=21na _{n} = 2 ^{1-n}인 수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}에 대하여 첫째항부터 제nn항까지의 합을 SnS _{n}이라 할 때, <보기>에서 옳은 것을 모두 고르면? [3점]

<보 기>
ㄱ. 수열 {logan}\left\{ \log a _{n} \right\}은 등차수열이다. ㄴ. 수열 {Sn+an}\left\{ S _{n} + a _{n} \right\}은 등비수열이다. ㄷ. Sn=12an+1+2\displaystyle S _{n} = \frac{1}{2} a _{n+1} + 2가 성립한다.

ㄱ, ㄴㄴ, ㄷㄱ, ㄴ, ㄷ

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해설

an=21n=(12)n1\displaystyle a _{n} = 2 ^{1-n} = \left( \frac{1}{2} \right) ^{n-1} 이므로 Sn=1(12)n112\displaystyle S _{n} = \frac{1 - \left( \frac{1}{2} \right) ^{n}}{1 - \frac{1}{2}}=2{1(12)n}\displaystyle = 2 \left\{ 1 - \left( \frac{1}{2} \right) ^{n} \right\}=2(12)n1\displaystyle = 2 - \left( \frac{1}{2} \right) ^{n-1} ㄱ. logan=log(12)n1=(n1)log12\displaystyle \log a _{n} = \log \left( \frac{1}{2} \right) ^{n-1} = ( n - 1 ) \log \frac{1}{2} 이므로 수열{logan}\left\{ \log a _{n} \right\}은 첫째항이 0 공차가 log12\displaystyle \log \frac{1}{2}인 등차수열이다.  ∴ 참 ㄴ. Sn+an=2(12)n1+(12)n1=2\displaystyle S _{n} + a _{n} = 2 - \left( \frac{1}{2} \right) ^{n-1} + \left( \frac{1}{2} \right) ^{n-1} = 2 이므로 수열{Sn+an}\left\{ S _{n} + a _{n} \right\}은 첫째항이 2, 공비가 1인 등비수열이다.  ∴ 참 ㄷ. 12an+1+2=12(12)n+2\displaystyle \frac{1}{2} a _{n+1} + 2 = \frac{1}{2} \left( \frac{1}{2} \right) ^{n} + 2 =(12)n1+2\displaystyle = \left( \frac{1}{2} \right) ^{n-1} + 22(12)n1\displaystyle \neq 2 - \left( \frac{1}{2} \right) ^{n-1}=Sn= S _{n} 이므로 Sn12an+1+2\displaystyle S _{n} \neq \frac{1}{2} a _{n+1} + 2  ∴ 거짓 따라서, 옳은 것은 ㄱ, ㄴ이다.

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