미적분Ⅱ급수수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

회전하는 점들 사이 거리의 무한급수

문제

An\mathrm{A} _{\mathit{n}}의 좌표가 ((34)ncosnπ3,(34)nsinnπ3)\displaystyle \left( \left( \frac{3}{4} \right) ^{n} \cos \frac{n \pi}{3} , \left( \frac{3}{4} \right) ^{n} \sin \frac{n \pi}{3} \right)일 때, n=1AnAn+1\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{\infty} \overline{\mathrm{A} _{\mathit{n}} A _{\mathit{n} + 1}}의 값은? 3134\displaystyle \frac{3 \sqrt{13}}{4}13\displaystyle \sqrt{13}5134\displaystyle \frac{5 \sqrt{13}}{4}3132\displaystyle \frac{3 \sqrt{13}}{2}7134\displaystyle \frac{7 \sqrt{13}}{4}

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3134\displaystyle \frac{3 \sqrt{13}}{4}

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해설

OAn\displaystyle \overline{{\mathrm{OA}} _{n}}=(34)n\displaystyle = \left( \frac{3}{4} \right) ^{n}이고 \angleAnOAn+1{\mathrm{A}} _{n{\mathrm{O}}} {\mathrm{A}} _{n+1}=π3\displaystyle = \frac{\pi}{3}이므로 삼각형 OAnAn+1{\mathrm{OA}} _{n} {\mathrm{A}} _{n+1}에서 코사인정리를 이용하면 AnAn+12\displaystyle {\overline{{\mathrm{A}} _{n} {\mathrm{A}} _{n+1}}} ^{2}=(34)2n+(34)2n+22(34)2n+1cosπ3\displaystyle = \left( \frac{3}{4} \right) ^{2n} + \left( \frac{3}{4} \right) ^{2n+2} - 2 \left( \frac{3}{4} \right) ^{2n+1} \cos \frac{\pi}{3}=1316(34)2n\displaystyle = \frac{13}{16} \left( \frac{3}{4} \right) ^{2n}AnAn+1\displaystyle \overline{{\mathrm{A}} _{n} {\mathrm{A}} _{n+1}}=134(34)n\displaystyle = \frac{\sqrt{13}}{4} \left( \frac{3}{4} \right) ^{n} n=1AnAn+1\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{\infty} \overline{\mathrm{A} \mathit{\mathrm{_{n}}} \mathrm{A} \mathit{\mathrm{_{n + 1}}}}=n=1134(34)n\displaystyle = \sum\limits _{n=1} ^{\infty} \frac{\sqrt{13}}{4} \left( \frac{3}{4} \right) ^{n}=31316134\displaystyle = \frac{\frac{3 \sqrt{13}}{16}}{1 - \frac{3}{4}}=3134\displaystyle = \frac{3 \sqrt{13}}{4}

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