대수등차수열과 등비수열수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

등비수열과 절댓값 함수의 최솟값

문제

첫째항이 1이고 공비가 rr(r>0r > 0)인 등비수열 {ana _{n}}에 대하여 함수 f(x)=n=117xan\displaystyle f ( x ) = \sum\limits _{n = 1} ^{17} \left| x - a _{n} \right|x=16x = 16에서 최솟값을 갖는다. 그 최솟값을 mm이라 할 때, rmr m의 값은? [5점] 15(30+312)\displaystyle 15 ( 30 + 31 \sqrt{2} )15(31+302)\displaystyle 15 ( 31 + 30 \sqrt{2} )15(31152)\displaystyle 15 ( 31 - 15 \sqrt{2} )30(31152)\displaystyle 30 ( 31 - 15 \sqrt{2} )30(31+152)\displaystyle 30 ( 31 + 15 \sqrt{2} )

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해설

f(x)=n=117xan\displaystyle f ( x ) = \sum\limits _{n = 1} ^{17} \left| x - a _{n} \right|aia _{i}들의 중앙값인 a9a _{9}=r8= r ^{8}에서 최소이므로 r8=16r ^{8} = 16, r=2\displaystyle r = \sqrt{2}이다. 최솟값은 m=n=18(16an)+n=1017(an16)\displaystyle m = \sum\limits _{n = 1} ^{8} ( 16 - a _{n} ) + \sum\limits _{n = 10} ^{17} ( a _{n} - 16 )=n=18an+n=1017an\displaystyle = - \sum\limits _{n = 1} ^{8} a _{n} + \sum\limits _{n = 10} ^{17} a _{n} 인데, n=18an=n=18rn1\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{8} a _{n} = \sum\limits _{n = 1} ^{8} r ^{n - 1}=r81r1=15(2+1)\displaystyle = \frac{r ^{8} - 1}{r - 1} = 15 ( \sqrt{2} + 1 ) n=1017an=r9n=18an=162×15(2+1)\displaystyle \sum\limits _{n = 10} ^{17} a _{n} = r ^{9} \sum\limits _{n = 1} ^{8} a _{n} = 16 \sqrt{2} \times 15 ( \sqrt{2} + 1 ) \thereforermr m=2×15(2+1)(1621)\displaystyle \mathrm{=} \sqrt{2} \times 15 ( \sqrt{2} + 1 ) ( 16 \sqrt{2} - 1 )=15(30+312)\displaystyle = 15 ( 30 + 31 \sqrt{2} )

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