공통수학2집합AI킬러 문제 (22·30번 수준)

두 구간의 포함 관계를 만족시키는 순서쌍

문제

자연수 aa, bb에 대하여 두 집합 A={xxa2}A = \left\{ x | \left| x - a \right| \leq 2 \right\}, B={xx2(b+1)x+b0}B = \left\{ x | x ^{2} - ( b + 1 ) x + b \leq 0 \right\}ABA \subset B를 만족시킨다. a10a \leq 10, b10b \leq 10일 때, 순서쌍 (a,b)( a , b )의 개수를 구하시오. [4점]

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해설

실마리: 두 집합은 모두 구간이다. BB의 부등식을 인수분해하여 양 끝을 찾고, AA의 양 끝이 BB의 양 끝 안에 들어가게 한다. xa2\left| x - a \right| \leq 2에서 a2xa+2a - 2 \leq x \leq a + 2이므로 A={xa2xa+2}A = \left\{ x | a - 2 \leq x \leq a + 2 \right\} x2(b+1)x+b=(x1)(xb)0x ^{2} - ( b + 1 ) x + b = ( x - 1 ) ( x - b ) \leq 0이고 b1b \geq 1이므로 B={x1xb}B = \left\{ x | 1 \leq x \leq b \right\} ABA \subset B이려면 a21a - 2 \geq 1, a+2ba + 2 \leq b, 즉 a3a \geq 3, ba+2b \geq a + 2 b10b \leq 10이므로 a+210a + 2 \leq 10에서 a8a \leq 8 a=3a = 3일 때 b=5,6,,10b = 5 , 6 , \cdots , 1066a=4a = 4일 때 b=6,7,,10b = 6 , 7 , \cdots , 1055a=5,6,7,8a = 5 , 6 , 7 , 8일 때 각각 4,3,2,14 , 3 , 2 , 1개 따라서 순서쌍 (a,b)( a , b )의 개수는 6+5+4+3+2+1=216 + 5 + 4 + 3 + 2 + 1 = 21

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