대수수열의 합수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

교대합과 부분분수 합

문제

첫째항이 양수인 등차수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}에 대하여 Sn=k=1n(1)kak\displaystyle S _{n} = \sum\limits _{k = 1} ^{n} ( - 1 ) ^{k} a _{k}, Tn=k=1n1akak+1\displaystyle T _{n} = \sum\limits _{k = 1} ^{n} \frac{1}{a _{k} a _{k + 1}} 이다. S10=25S _{10} = 25, 1T5=545\displaystyle \frac{1}{T _{5}} = \frac{54}{5}일 때, a6a _{6}의 값을 구하시오. [4점]

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해설

[출제의도] 부분분수전개를 사용하여 등차수열의 일반항을 구한다. 등차수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}의 첫째항을 aa, 공차를 dd라 하자. S10=k=110(1)kak\displaystyle S _{10} = \sum\limits _{k = 1} ^{10} ( - 1 ) ^{k} a _{k} =a1+a2a3+a4a5+a6a7+a8a9+a10= - a _{1} + a _{2} - a _{3} + a _{4} - a _{5} + a _{6} - a _{7} + a _{8} - a _{9} + a _{10} =(a2a1)+(a4a3)+(a6a5)= ( a _{2} - a _{1} ) + ( a _{4} - a _{3} ) + ( a _{6} - a _{5} ) +(a8a7)+(a10a9)+ ( a _{8} - a _{7} ) + ( a _{10} - a _{9} ) =d+d+d+d+d= d + d + d + d + d =5d= 5 d S10=25S _{10} = 25이므로 5d=255 d = 25 \therefored=5d = 5 1akak+1=1ak+1ak(1ak1ak+1)\displaystyle \frac{1}{a _{k} a _{k + 1}} = \frac{1}{a _{k + 1} - a _{k}} \left( \frac{1}{a _{k}} - \frac{1}{a _{k + 1}} \right) 그런데 수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}은 공차가 dd인 등차수열이므로 ak+1ak=d=5a _{k + 1} - a _{k} = d = 5 즉, 1ak+1ak=15\displaystyle \frac{1}{a _{k + 1} - a _{k}} = \frac{1}{5} 그러므로 1akak+1=15(1ak1ak+1)\displaystyle \frac{1}{a _{k} a _{k + 1}} = \frac{1}{5} \left( \frac{1}{a _{k}} - \frac{1}{a _{k + 1}} \right) T5=k=151akak+1\displaystyle T _{5} = \sum\limits _{k = 1} ^{5} \frac{1}{a _{k} a _{k + 1}} =15{(1a11a2)+(1a21a3)+(1a31a4)\displaystyle = \frac{1}{5} \left\{ \left( \frac{1}{a _{1}} - \frac{1}{a _{2}} \right) + \left( \frac{1}{a _{2}} - \frac{1}{a _{3}} \right) + \left( \frac{1}{a _{3}} - \frac{1}{a _{4}} \right) \right. +(1a41a5)+(1a51a6)}\displaystyle \left. + \left( \frac{1}{a _{4}} - \frac{1}{a _{5}} \right) + \left( \frac{1}{a _{5}} - \frac{1}{a _{6}} \right) \right\} =15(1a11a6)\displaystyle = \frac{1}{5} \left( \frac{1}{a _{1}} - \frac{1}{a _{6}} \right) =15(1a1a+5d)\displaystyle = \frac{1}{5} \left( \frac{1}{a} - \frac{1}{a + 5 d} \right) =15(1a1a+25)\displaystyle = \frac{1}{5} \left( \frac{1}{a} - \frac{1}{a + 25} \right) =1525a(a+25)\displaystyle = \frac{1}{5} \cdot \frac{25}{a ( a + 25 )} =5a(a+25)\displaystyle = \frac{5}{a ( a + 25 )} 1T5=545\displaystyle \frac{1}{T _{5}} = \frac{54}{5}이므로 a(a+25)5=545\displaystyle \frac{a ( a + 25 )}{5} = \frac{54}{5} a(a+25)=54a ( a + 25 ) = 54 a2+25a54=0a ^{2} + 25 a - 54 = 0 (a+27)(a2)=0( a + 27 ) ( a - 2 ) = 0 \thereforea=2(a>0)a = 2 ( \because a > 0 ) 따라서 a6=2+5×5=27a _{6} = 2 + 5 \times 5 = 27

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