대수수학적 귀납법수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

두 수열 귀납 관계

문제

두 수열 {an},{bn}\left\{ a _{n} \right\} , \left\{ b _{n} \right\}이 모든 자연수 nn에 대하여 다음 조건을 만족시킨다. (가) a2n=bn+2a _{2 n} = b _{n} + 2 (나) a2n+1=bn1a _{2 n + 1} = b _{n} - 1 (다) b2n=3an2b _{2 n} = 3 a _{n} - 2 (라) b2n+1=an+3b _{2 n + 1} = - a _{n} + 3

a48=9a _{48} = 9이고 n=163ann=131bn=155\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{63} a _{n} - \sum\limits _{n = 1} ^{31} b _{n} = 155일 때, b32b _{32}의 값을 구하시오. [4점]

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79

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해설

두 조건 (가)와 (나)로부터 a2n+a2n+1=2bn+1a _{2 n} + a _{2 n + 1} = 2 b _{n} + 1 두 조건 (다)와 (라)로부터 b2n+b2n+1=2an+1b _{2 n} + b _{2 n + 1} = 2 a _{n} + 1 n=163ann=131bn\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{63} a _{n} - \sum\limits _{n = 1} ^{31} b _{n}=a1+n=131(a2n+a2n+1)n=131bn\displaystyle = a _{1} + \sum\limits _{n = 1} ^{31} \left( a _{2 n} + a _{2 n + 1} \right) - \sum\limits _{n = 1} ^{31} b _{n} =a1+n=131(2bn+1)n=131bn\displaystyle = a _{1} + \sum\limits _{n = 1} ^{31} \left( 2 b _{n} + 1 \right) - \sum\limits _{n = 1} ^{31} b _{n} =a1+n=131bn+31\displaystyle = a _{1} + \sum\limits _{n = 1} ^{31} b _{n} + 31 =a1+b1+n=115(b2n+b2n+1)+31\displaystyle = a _{1} + b _{1} + \sum\limits _{n = 1} ^{15} \left( b _{2 n} + b _{2 n + 1} \right) + 31 =a1+b1+n=115(2an+1)+31\displaystyle = a _{1} + b _{1} + \sum\limits _{n = 1} ^{15} \left( 2 a _{n} + 1 \right) + 31 =a1+b1+2n=115an+15+31\displaystyle = a _{1} + b _{1} + 2 \sum\limits _{n = 1} ^{15} a _{n} + 15 + 31 =a1+b1+2a1+2n=17(2bn+1)+46\displaystyle = a _{1} + b _{1} + 2 a _{1} + 2 \sum\limits _{n = 1} ^{7} \left( 2 b _{n} + 1 \right) + 46 =a1+b1+2a1+4n=17bn+14+46\displaystyle = a _{1} + b _{1} + 2 a _{1} + 4 \sum\limits _{n = 1} ^{7} b _{n} + 14 + 46 =a1+b1+2a1+4b1+4n=13(2an+1)+60\displaystyle = a _{1} + b _{1} + 2 a _{1} + 4 b _{1} + 4 \sum\limits _{n = 1} ^{3} \left( 2 a _{n} + 1 \right) + 60 =a1+b1+2a1+4b1+8n=13an+12+60\displaystyle = a _{1} + b _{1} + 2 a _{1} + 4 b _{1} + 8 \sum\limits _{n = 1} ^{3} a _{n} + 12 + 60 =a1+b1+2a1+4b1+8a1+8(2b1+1)+72= a _{1} + b _{1} + 2 a _{1} + 4 b _{1} + 8 a _{1} + 8 ( 2 b _{1} + 1 ) + 72 =a1+b1+2a1+4b1+8a1+16b1+8+72= a _{1} + b _{1} + 2 a _{1} + 4 b _{1} + 8 a _{1} + 16 b _{1} + 8 + 72 =11a1+21b1+80= 11 a _{1} + 21 b _{1} + 80=155= 155 그러므로 11a1+21b1=7511 a _{1} + 21 b _{1} = 75 \cdots \cdots ㉠ 조건 (가)와 (다)에서 a4n=b2n+2=(3an2)+2=3ana _{4 n} = b _{2 n} + 2 = ( 3 a _{n} - 2 ) + 2 = 3 a _{n} b4n=3a2n2=3(bn+2)2=3bn+4b _{4 n} = 3 a _{2 n} - 2 = 3 ( b _{n} + 2 ) - 2 = 3 b _{n} + 4 이므로 a48=3a12=9a3=9(b11)=9a _{48} = 3 a _{12} = 9 a _{3} = 9 ( b _{1} - 1 ) = 9, b1=2b _{1} = 2 ㉠에 의하여 a1=3a _{1} = 3 따라서 b32=3b8+4b _{32} = 3 b _{8} + 4=9b2+16= 9 b _{2} + 16=9(3a12)+16= 9 ( 3 a _{1} - 2 ) + 16=79= 79

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