대수수열의 합수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

점 이동 규칙 번호

문제

자연수 nn에 대하여 점 Pn\mathrm{P} _{n}을 다음 규칙에 따라 정한다.

(가) 점 P1\mathrm{P} _{1}의 좌표는 (1,1)( 1 , 1 )이다. (나) 점 Pn\mathrm{P} _{n}의 좌표가 (a,b)( a , b )일 때, b<2ab < 2 ^{a}이면 점 Pn+1\mathrm{P} _{n+1}의 좌표는 (a,b+1)( a , b + 1 )이고 b=2ab = 2 ^{a}이면 점 Pn+1\mathrm{P} _{n+1}의 좌표는 (a+1,1)( a + 1 , 1 )이다.

Pn\mathrm{P} _{n}의 좌표가 (10,210)( 10 , 2 ^{10} )일 때, nn의 값은? [4점] 21022 ^{10} - 2210+22 ^{10} + 221122 ^{11} - 22112 ^{11}211+22 ^{11} + 2

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해설

n=1,2,3,n = 1 , 2 , 3 , \cdots일 때 Pn\mathrm{P} _{\mathit{n}}의 좌표를 차례로 나열하면 다음과 같다. (1,1)(1,2)( 1 , 1 ) \rightarrow ( 1 , 2 ) : 212 ^{1}(2,1)(2,2)(2,3)(2,22)\rightarrow ( 2 , 1 ) \rightarrow ( 2 , 2 ) \rightarrow ( 2 , 3 ) \rightarrow ( 2 , 2 ^{2} ) : 222 ^{2}(3,1)(3,2)(3,23)\rightarrow ( 3 , 1 ) \rightarrow ( 3 , 2 ) \rightarrow \cdots \rightarrow ( 3 , 2 ^{3} ) : 232 ^{3}(4,1)(4,2)(4,24)\rightarrow ( 4 , 1 ) \rightarrow ( 4 , 2 ) \rightarrow \cdots \rightarrow ( 4 , 2 ^{4} ) : 242 ^{4}\cdots (10,1)(10,2)(10,210)\rightarrow ( 10 , 1 ) \rightarrow ( 10 , 2 ) \rightarrow \cdots \rightarrow ( 10 , 2 ^{10} ): 2102 ^{10}개 따라서 구하는 nn의 값은 2+22+23++210=2(2101)21\displaystyle 2 + 2 ^{2} + 2 ^{3} + \cdots + 2 ^{10} = \frac{2 ( 2 ^{10} - 1 )}{2 - 1}=2112= 2 ^{11} - 2

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