미적분Ⅱ급수수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

도형 넓이의 무한 합

문제

다음 그림과 같이 정사각형에 직각 이등변삼각형과 정사각형을 번갈아 붙이는 과정을 한없이 반복한다. 이 때 사각형을 S1,S _{1} , S2,S _{2} , S3,S _{3} , \cdots, 삼각형을 T1,T2,T3,T _{1} , T _{2} , T _{3} , \cdots이라고 하자. S1S _{1}의 한 변의 길이가 22일 때, 이들 삼각형과 사각형의 넓이의 총합은? [1.5점]

10101111121213131414

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해설

각 변의 길이는 다음 그림과 같이 정해진다.

S=S1+S2+S3+S = S _{1} + S _{2} + S _{3} + \cdots=22+(2)2+12+\displaystyle = 2 ^{2} + ( \sqrt{2} ) ^{2} + 1 ^{2} + \cdots =4+2+1+= 4 + 2 + 1 + \cdots=4112=8\displaystyle = \frac{4}{1 - \frac{1}{2}} = 8 T=T1+T2+T3+T = T _{1} + T _{2} + T _{3} + \cdots=12(2)2+1212+12(12)2\displaystyle = \frac{1}{2} ( \sqrt{2} ) ^{2} + \frac{1}{2} \cdot 1 ^{2} + \frac{1}{2} ( \frac{1}{\sqrt{2}} ) ^{2} =1+12+14+\displaystyle = 1 + \frac{1}{2} + \frac{1}{4} + \cdots=1112=2\displaystyle = \frac{1}{1 - \frac{1}{2}} = 2 S+T=8+2=10\therefore S + T = 8 + 2 = 10

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