미적분Ⅱ급수수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

가우스 기호 로그방정식 급수

문제

f(x)=log2xf ( x ) = \log _{2} x라 할 때, 0<x<10 < x < 1에서 방정식 log2[f(x)[f(x)]]=0\displaystyle \log _{2} \left[ \frac{f ( x )}{\left[ f ( x ) \right]} \right] = 0 을 만족시키는 모든 xx의 값을 가장 큰 수부터 차례대로 나열한 것을 a1,a2,a3,a _{1} , a _{2} , a _{3} , \cdots이라 하자. 이 때, n=1an\displaystyle \sum\limits _{n=1} ^{\infty} a _{n}의 값은? (단, [x][ x ]xx보다 크지 않은 최대의 정수이다.) [4점] 12\displaystyle \frac{1}{2}23\displaystyle \frac{2}{3}34\displaystyle \frac{3}{4}1122

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해설

log2[f(x)[f(x)]]=0\displaystyle \log _{2} \left[ \frac{f ( x )}{\left[ f ( x ) \right]} \right] = 0이므로 [f(x)[f(x)]]=1\displaystyle \left[ \frac{f ( x )}{\left[ f ( x ) \right]} \right] = 1이어야 한다. 1f(x)[f(x)]<2\displaystyle \therefore 1 \leq \frac{f ( x )}{\left[ f ( x ) \right]} < 2 여기서, log2x=k+α\log _{2} x = k + \alpha (단, kk는 정수, 0α<10 \leq \alpha < 1)라 두면 [f(x)]=k\left[ f ( x ) \right] = k 1k+αk=1+αk<20αk<1\displaystyle \therefore 1 \leq \frac{k + \alpha}{k} = 1 + \frac{\alpha}{k} < 2 \rightarrow 0 \leq \frac{\alpha}{k} < 1 그런데, 0<x<10 < x < 1이므로 log2x=k+α<0\log _{2} x = k + \alpha < 0이다. k<0(α0)\therefore k < 0 ( \because \alpha \geq 0 )이므로 k<α0k < \alpha \leq 0 α=0\therefore \alpha = 0(0α<1)( \because 0 \leq \alpha < 1 ) α\alpha가 0이므로 f(x)=log2x=kf ( x ) = \log _{2} x = k이므로 x=2kx = 2 ^{k}이다. (단, kk은 음의정수) 이 때, n=kn = - k라 치환하면 nn은 자연수가 되며, xx값은 nn이 증가함에 따라 점점 감소한다. an=(12)n\displaystyle \therefore a _{n} = \left( \frac{1}{2} \right) ^{n} n=1an=12112=1\displaystyle \therefore \sum\limits _{n = 1} ^{\infty} a _{n} = \frac{\frac{1}{2}}{1 - \frac{1}{2}} = 1

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