미적분Ⅱ급수수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

급수 함수 연속

문제

함수 f(x)=n=19nx18(9+x2p)n\displaystyle f ( x ) = \sum\limits _{n=1} ^{\infty} \frac{9 ^{n} x ^{18}}{\left( 9 + x ^{2p} \right) ^{n}}에 대하여 f(x)f ( x )가 실수 전체의 집합에서 연속이기 위한 자연수 pp의 개수는? [4점] 224466881010

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해설

x=0x = 0일 때, f(x)=0f ( x ) = 0 x0x \ne 0일 때, 0<99+x2p<1\displaystyle 0 < \frac{9}{9 + x ^{2p}} < 1이므로 f(x)f ( x )=n=19nx18(9+x2p)n\displaystyle = \sum\limits _{n=1} ^{\infty} \frac{9 ^{n} x ^{18}}{( 9 + x ^{2p} ) ^{n}}=x18×n=1(99+x2p)n\displaystyle = x ^{18} \times \sum\limits _{n=1} ^{\infty} \left( \frac{9}{9 + x ^{2p}} \right) ^{n} =x18×99+x2p199+x2p\displaystyle = x ^{18} \times \frac{\frac{9}{9 + x ^{2p}}}{1 - \frac{9}{9 + x ^{2p}}}=x18×9x2p\displaystyle = x ^{18} \times \frac{9}{x ^{2p}}=9x2(9p)= 9 x ^{2(9-p)} limx0f(x)=0\displaystyle \lim\limits _{x\rightarrow 0} f ( x ) = 0이려면 9p>09 - p > 0 즉, p<9p < 9이어야 한다. 따라서 자연수 pp11, 22, ⋯ , 88의 총 88개다.

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