대수수학적 귀납법수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

귀납적 수열 개수

문제

수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}이 다음 조건을 만족시킨다.

(가) 모든 자연수 kk에 대하여 a4k=rka _{4 k} = r ^{k}이다. (단, rr0<r<10 < | r | < 1인 상수이다.) (나) a1<0a _{1} < 0이고, 모든 자연수 nn에 대하여 an+1={an+3(an<5)12an(an5)\displaystyle a _{n + 1} = \begin{cases} a _{n} + 3 & & \left( \left| a _{n} \right| < 5 \right) \\ - \frac{1}{2} a _{n} & & \left( \left| a _{n} \right| \geq 5 \right) \end{cases}이다.

am5\left| a _{m} \right| \geq 5를 만족시키는 100\mathrm{100} 이하의 자연수 mm의 개수를 pp라 할 때, p+a1p + a _{1}의 값은? [4점] 8\mathrm{8}10\mathrm{10}12\mathrm{12}14\mathrm{14}16\mathrm{16}

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해설

a4=ra _{4} = r에서 0<r<10 < r < 1 또는 1<r<0- 1 < r < 0이므로 a5=a4+3=r+3a _{5} = a _{4} + 3 = r + 3 a6=a5+3=r+6a _{6} = a _{5} + 3 = r + 6 a7=12a6=r+62\displaystyle a _{7} = - \frac{1}{2} a _{6} = - \frac{r + 6}{2} a8=a7+3=3r+62=r2\displaystyle a _{8} = a _{7} + 3 = 3 - \frac{r + 6}{2} = - \frac{r}{2} a4k2a _{4 k - 2}에서 am5\left| a _{m} \right| \geq 5이 만족한다. a8=r2a _{8} = r ^{2}이므로 r2=r2\displaystyle r ^{2} = - \frac{r}{2}에서 r=0r = 0 또는 12\displaystyle - \frac{1}{2} 0<r<10 < \left| {}^{r} \right| < 1이므로 r=12\displaystyle r = - \frac{1}{2} a4=a3+3a _{4} = a _{3} + 3이라 할 때, 12=a3+3\displaystyle - \frac{1}{2} = a _{3} + 3에서 a3=72\displaystyle a _{3} = - \frac{7}{2} 얻어진 a3a _{3}의 절댓값이 55보다 작으므로 만족하므로 a3=72\displaystyle a _{3} = - \frac{7}{2} a3=a2+3,72=a2+3\displaystyle a _{3} = a _{2} + 3 , - \frac{7}{2} = a _{2} + 3에서 a2=132>5\displaystyle a _{2} = - \frac{13}{2} > 5이므로 a3=12a2\displaystyle a _{3} = - \frac{1}{2} a _{2}, 72=12a2\displaystyle - \frac{7}{2} = - \frac{1}{2} a _{2}이므로 a2=7a _{2} = 7 a2=a1+3a _{2} = a _{1} + 3에서 a1=4a _{1} = 4이므로 a1<0a _{1} < 0을 만족하지 않는다. a2=12a1\displaystyle a _{2} = - \frac{1}{2} a _{1}, 7=12a1\displaystyle 7 = - \frac{1}{2} a _{1}에서 a1=14a _{1} = - 14 4k2\therefore 4 k - 2100100이하에서 2525개, a1=14a _{1} = - 14의 절댓값도 55보다 크므로 p=26p = 26 p+a1=26+(14)=12\therefore p + a _{1} = 26 + ( - 14 ) = 12

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