대수수학적 귀납법수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

합 조건 수열의 일반항 빈칸

문제

수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}a1=4a _{1} = 4이고, an+1=n2n+k=1nakk(n1)\displaystyle a _{n + 1} = n \cdot 2 ^{n} + \sum\limits _{k = 1} ^{n} \frac{a _{k}}{k} ( n \geq 1 ) 을 만족시킨다. 다음은 일반항 ana _{n}을 구하는 과정이다.

[ 보 기 ]
주어진 식에 의하여 an=(n1)2n1+k=1n1akk(n2)\displaystyle a _{n} = ( n - 1 ) \cdot 2 ^{n - 1} + \sum\limits _{k = 1} ^{n - 1} \frac{a _{k}}{k} ( n \geq 2 )이다. 따라서 22 이상의 자연수 nn에 대하여 an+1an=()+ann\displaystyle a _{n + 1} - a _{n} = \square {( \text{가} )} + \frac{a _{n}}{n}이므로 an+1=(n+1)ann+()\displaystyle a _{n + 1} = \frac{( n + 1 ) a _{n}}{n} + \square {( \text{가} )}이다. bn=ann\displaystyle b _{n} = \frac{a _{n}}{n}이라 하면 bn+1=bn+()n+1(n2)\displaystyle b _{n + 1} = b _{n} + \frac{\square {( \text{가} )}}{n + 1} ( n \geq 2 )이고 b2=3b _{2} = 3이므로 bn=()(n2)b _{n} = \square {( \text{나} )} ( n \geq 2 )이다. 그러므로 an={4(n=1)n×{()}(n2)\displaystyle a _{n} = {\begin{cases} 4 & ( n = 1 ) \\ n \times \left\{ \square {( \text{나} )} \right\} & ( n \geq 2 ) \end{cases}}이다.

위의 (가), (나)에 알맞은 식을 각각 f(n),g(n)f ( n ) , g ( n )이라 할 때, f(4)+g(7)f ( 4 ) + g ( 7 )의 값은? [4점] 90909595100100105105110110

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해설

an+1=n2n+k=1nakk\displaystyle a _{n + 1} = n \cdot 2 ^{n} + \sum\limits _{k = 1} ^{n} \frac{a _{k}}{k} \cdots \cdots \text{㉠} an=(n1)2n1+k=1n1akk\displaystyle a _{n} = ( n - 1 ) \cdot 2 ^{n - 1} + \sum\limits _{k = 1} ^{n - 1} \frac{a _{k}}{k} \cdots \cdots \text{㉡} \text{㉠} - \text{㉡} 하면 an+1an=(n+1)2n1+ann\displaystyle a _{n + 1} - a _{n} = \square {( n + 1 ) \cdot 2 ^{n - 1}} + \frac{a _{n}}{n} an+1=(n+1)ann+(n+1)2n1\displaystyle a _{n + 1} = \frac{( n + 1 ) a _{n}}{n} + \square {( n + 1 ) \cdot 2 ^{n - 1}} an+1n+1=ann+2n1\displaystyle \frac{a _{n+1}}{n + 1} = \frac{a _{n}}{n} + 2 ^{n-1} bn=ann\displaystyle b _{n} = \frac{a _{n}}{n}이라 하면 bn+1=bn+(n+1)2n1n+1(n2)\displaystyle b _{n + 1} = b _{n} + \frac{\square {( n + 1 ) \cdot 2 ^{n - 1}}}{n + 1} ( n \geq 2 ) b2=3b _{2} = 3이므로 bn=3+k=1n22k\displaystyle b _{n} = 3 + \sum\limits _{k=1} ^{n-2} 2 ^{k}=3+2(2n21)21\displaystyle = 3 + \frac{2 ( 2 ^{n-2} - 1 )}{2 - 1}=2n1+1(n2)= \square {2 ^{n - 1} + 1} ( n \geq 2 ) an={4(n=1)n(2n1+1)(n2)\displaystyle \therefore a _{n} = {\begin{cases} 4 ( n = 1 ) \\ n ( 2 ^{n - 1} + 1 ) ( n \geq 2 ) \end{cases}} f(n)=(n+1)2n1\therefore f ( n ) = ( n + 1 ) \cdot 2 ^{n - 1}, g(n)=2n1+1g ( n ) = 2 ^{n-1} + 1 따라서 f(4)+g(7)=523+26+1f ( 4 ) + g ( 7 ) = 5 \cdot 2 ^{3} + 2 ^{6} + 1=40+64+1= 40 + 64 + 1=105= 105

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