대수수학적 귀납법수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

귀납적 수열의 첫째항

문제

모든 항이 자연수인 수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}이 모든 자연수 nn에 대하여 an+1={ann(nan의약수인경우)3an+1(nan의약수가아닌경우)\displaystyle a _{n + 1} = {\begin{cases} \frac{a _{n}}{n} & & \left( n \text{이} a _{n} \text{의} \text{약수인} \text{경우} \right) \\ 3 a _{n} + 1 & & \left( n \text{이} a _{n} \text{의} \text{약수가} \text{아닌} \text{경우} \right) \end{cases}} 를 만족시킬 때, a6=2a _{6} = 2가 되도록 하는 모든 a1a _{1}의 값의 합은? [4점] 254\mathrm{254}264\mathrm{264}274\mathrm{274}284\mathrm{284}294\mathrm{294}

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해설

자연수 kk에 대하여 an+1=3ka _{n + 1} = 3 k 또는 an+1=3k1a _{n + 1} = 3 k - 1 (kk는 자연수)이면 an+13an+1a _{n + 1} \ne 3 a _{n} + 1이므로 an+1=ann\displaystyle a _{n + 1} = \frac{a _{n}}{n}, an=nan+1a _{n} = na _{n + 1}이다. a6=2=3×11a _{6} = 2 = 3 \times 1 - 1이므로 a5=5×2=10a _{5} = 5 \times 2 = 10 10=3×3+110 = 3 \times 3 + 1이므로 a4=3a _{4} = 3 또는 a4=4×10=40a _{4} = 4 \times 10 = 40 (ⅰ) a4=3a _{4} = 3인 경우, 3=3×13 = 3 \times 1이므로 a3=3×3=9a _{3} = 3 \times 3 = 9, a2=2×9=18a _{2} = 2 \times 9 = 18, a1=18a _{1} = 18 (ⅱ) a4=40a _{4} = 40인 경우, 40=3×13+140 = 3 \times 13 + 1이므로 a3=13a _{3} = 13 또는 a3=3×40=120a _{3} = 3 \times 40 = 120a3=13a _{3} = 13인 경우, 13=3×4+113 = 3 \times 4 + 1이므로a2=4a _{2} = 4 또는 a2=2×13=26a _{2} = 2 \times 13 = 26a2=4a _{2} = 4인 경우, 2\mathrm{2}4\mathrm{4}의 약수이므로a3=42=2\displaystyle a _{3} = \frac{4}{2} = 2가 되어 a313a _{3} \ne 13이다. a2=26a _{2} = 26인 경우, a1=26a _{1} = 26a3=120a _{3} = 120인 경우, 120=3×40120 = 3 \times 40이므로a2=2×120=240a _{2} = 2 \times 120 = 240, a1=240a _{1} = 240 (ⅰ), (ⅱ)에서 모든 a1a _{1}의 값의 합은 18+26+240=28418 + 26 + 240 = 284

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