미적분Ⅱ수열의 극한수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

혈압강하제 투여량

문제

어떤 혈압강하제를 투여하면 혈액 속에 남아 있는 그 약의 양은 매 44시간이 지날 때마다 44시간 전의 양의 반으로 줄어든다고 한다. 그 약은 일단 투여를 시작하면 매 1212시간마다 계속하여 일정한 양을 투여하도록 되어있고, 혈액 속에 남아 있는 그 약의 양은 560560㎎ 이하를 유지해야 한다. 이 약을 규칙적으로 장기간 투여해야 하는 환자에게 매회 투여 가능한 약의 최대량은 몇 ㎎인가? [3점] 300300375375400400490490520520

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해설

매회 투여량을 β(mg)\beta ( mg ) 이라고 하고, nn회 투여하였을 때 체내에 존재하는 혈압 강하제의 양을 an(mg)a _{n} ( mg ) 이라고 하면 an+1=(12)3an+β=18an+β\displaystyle a _{n+1} = {( \frac{1}{2} ) ^{3}} a _{n} + \beta = {\frac{1}{8}} a _{n} + \beta 이고 체내에 들어간 혈압 강하제의 양은 투여 시점 이후 다음 투여할 때까지는 계속 감소하므로 limnan560\displaystyle \lim\limits _{n\rightarrow \infty} a _{n} \leq 560 라는 조건을 만족시키면 체내의 허용량 조건을 만족시킬 수 있다. an+1=18an+β\displaystyle a _{n+1} = \frac{1}{8} a _{n} + \beta \leftrightarrow (an+187β)=18(an87β)\displaystyle ( a _{n+1} - \frac{8}{7} \beta ) = \frac{1}{8} ( a _{n} - \frac{8}{7} \beta ) \leftrightarrow an87β=(β87β)(18)n1=17β(18)n1\displaystyle a _{n} - \frac{8}{7} \beta = ( \beta - \frac{8}{7} \beta ) ( \frac{1}{8} ) ^{n-1} = - \frac{1}{7} \beta ( \frac{1}{8} ) ^{n-1} \leftrightarrow an=87β17(18)n1\displaystyle a _{n} = {\frac{8}{7}} \beta - \frac{1}{7} ( \frac{1}{8} ) ^{n-1} limnan=87β560\displaystyle \lim\limits _{n\rightarrow \infty} a _{n} = \frac{8}{7} \beta \leq 560 이므로 β490(mg)\beta \leq 490 ( mg ) \therefore 투여 가능한 약의 최대량은 490mg490 mg이다.

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