공통수학2함수수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

재귀 정의 함수

문제

자연수 nn에 대하여 함수 f(n)f ( n )f(1)=1f ( 1 ) = 1, f(n)={f(n2)(n=2,4,6,)f(n12)+1(n=3,5,7,)\displaystyle f ( n ) = {\begin{cases} f \left( \frac{n}{2} \right) & ( n = 2 , 4 , 6 , \cdots ) \\ f \left( \frac{n - 1}{2} \right) + 1 & ( n = 3 , 5 , 7 , \cdots ) \end{cases}} 을 만족시킨다. f(n)=2f ( n ) = 2100100 이하의 자연수 nn의 개수는? [4점] 15151717191921212323

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해설

[출제의도] 조건을 만족시키는 자연수의 개수를 추론한다. f(1)=1f ( 1 ) = 1, f(2)=1f ( 2 ) = 1, f(3)=2f ( 3 ) = 2, f(4)=1f ( 4 ) = 1, f(5)=2f ( 5 ) = 2, f(6)=2f ( 6 ) = 2, f(7)=3f ( 7 ) = 3, f(8)=1f ( 8 ) = 1, f(9)=2f ( 9 ) = 2, f(10)=2f ( 10 ) = 2, f(11)=3f ( 11 ) = 3, f(12)=2f ( 12 ) = 2, f(13)=3f ( 13 ) = 3, f(14)=3f ( 14 ) = 3, f(15)=4f ( 15 ) = 4, f(16)=1f ( 16 ) = 1, f(17)=2f ( 17 ) = 2, \cdots 따라서 f(n)=2f ( n ) = 2를 만족시키는 nn을 나열하면 3=2+13 = 2 + 1, 5=22+15 = 2 ^{2} + 1, 6=22+26 = 2 ^{2} + 2, 9=23+19 = 2 ^{3} + 1, 10=23+210 = 2 ^{3} + 2, 12=23+2212 = 2 ^{3} + 2 ^{2}, 17=24+117 = 2 ^{4} + 1, \cdotsn=2m+1n = 2 ^{m} + 1 또는 n=2m+2kn = 2 ^{m} + 2 ^{k} (단, mmkk는 자연수이고, k<mk < m) (i)( i ) n=2m+1n = 2 ^{m} + 1일 때 n=2m+1100n = 2 ^{m} + 1 \leq 100에서 1m61 \leq m \leq 6 (ii)( ii ) n=2m+2kn = 2 ^{m} + 2 ^{k}일 때 n=2m+2k100n = 2 ^{m} + 2 ^{k} \leq 100에서 1k<m61 \leq k < m \leq 6 …… ㉠ ㉠을 만족시키는 두 자연수 kk, mm의 순서쌍 (k,m)( k , m )의 개수는 11부터 66까지 서로 다른 66개의 자연수에서 22개의 수를 택하는 조합의 수 6C2{} _{6} \mathrm{C} \mathit{_{2}}=15= 15와 같다. (i)( i ), (ii)( ii )에서 f(n)=2f ( n ) = 2를 만족시키는 nn의 개수는 6+15=216 + 15 = 21 [참고] f(n)f ( n )의 값은 nn을 이진법의 수로 나타내었을 때 1의 개수이다.

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