대수수열의 합수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

행별 분수 나열

문제

다음과 같이 제nn행에 첫째항이 12n\displaystyle \frac{1}{2 ^{n}}이고 공차가 12n\displaystyle \frac{1}{2 ^{n}}인 등차 수열의 항을 첫째항부터 차례로 (2n1)\left( 2 ^{n} - 1 \right)개 나열한다.

위와 같이 나열할 때, 제nn행에서 12\displaystyle \frac{1}{2}보다 큰 수의 개수를 ana _{n}이라 하자. n=110an\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{10} a _{n}의 값은? [4점] 1003100310081008101310131018101810231023

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해설

[출제의도] 수열의 규칙성 추론하기 {an}\left\{ a _{n} \right\}: 0,1,3,7,0 , 1 , 3 , 7 , \cdots 이므로 an+1=an+2n1a _{n + 1} = a _{n} + 2 ^{n-1} an=0+k=1n12k1=2n11\displaystyle a _{n} = 0 + \sum\limits _{k = 1} ^{n - 1} 2 ^{k - 1} = 2 ^{n - 1} - 1 (n2)( n \geq 2 ) n=110an=n=110(2n11)=21012110=1013\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{10} {a _{n}} = \sum\limits _{n = 1} ^{10} {( 2 ^{n-1} - 1 ) = \frac{2 ^{10} - 1}{2 - 1} - 10 = 1013}

(별해) an=(2n1)2n1=2n11a _{n} = ( 2 ^{n} - 1 ) - 2 ^{n - 1} = 2 ^{n - 1} - 1 n=110an=n=110(2n11)=21012110=1013\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{10} {a _{n}} = \sum\limits _{n = 1} ^{10} {( 2 ^{n-1} - 1 ) = \frac{2 ^{10} - 1}{2 - 1} - 10 = 1013}

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