대수수학적 귀납법수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

점화식 빈칸

문제

첫째항이 8- 8인 수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}에 대하여 an+12k=1nakk=2n+1(n2+n+2)(n1)\displaystyle a _{n+1} - 2 \sum\limits _{k=1} ^{n} \frac{a _{k}}{k} = 2 ^{n+1} ( n ^{2} + n + 2 ) ( n \geq 1 ) 이 성립한다. 다음은 수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}의 일반항을 구하는 과정의 일부이다.

주어진 식에 의하여 an2k=1n1akk=2n(n2n+2)(n2)\displaystyle a _{n} - 2 \sum\limits _{k=1} ^{n-1} \frac{a _{k}}{k} = 2 ^{n} ( n ^{2} - n + 2 ) ( n \geq 2 ) 이다. 따라서 22 이상의 자연수 nn에 대하여 an+1an2nan=\displaystyle a _{n+1} - a _{n} - \frac{2}{n} a _{n} =

이므로 an+1n+2nan=\displaystyle a _{n+1} - \frac{n + 2}{n} a _{n} =

이다. bn=ann(n+1)\displaystyle b _{n} = \frac{a _{n}}{n ( n + 1 )}이라 하면 bn+1bn=b _{n+1} - b _{n} =

(n2)( n \geq 2 ) 이고, b2=0b _{2} = 0이므로 bn=b _{n} =

(n2)( n \geq 2 ) 이다. \vdots

위의 ㈎, ㈏, ㈐에 알맞은 식을 각각 f(n),g(n),h(n)f ( n ) , g ( n ) , h ( n )이라 할 때, f(4)g(5)+h(6)\displaystyle \frac{f ( 4 )}{g ( 5 )} + h ( 6 )의 값은? [4점] 65657070757580808585

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해설

an+12k=1nakk=2n+1(n2+n+2)\displaystyle a _{n+1} - 2 \sum\limits _{k=1} ^{n} \frac{a _{k}}{k} = 2 ^{n+1} ( n ^{2} + n + 2 ) (n1n \geq 1) ⋯⋯ ㉠ ㉠의 nn대신 n1n - 1을 대입하면 an2k=1n1akk=2n(n2n+2)\displaystyle a _{n} - 2 \sum\limits _{k=1} ^{n-1} \frac{a _{k}}{k} = 2 ^{n} ( n ^{2} - n + 2 ) ⋯⋯ ㉡ 이다. ㉠-㉡에 의하여 an+1an2nan=2n(n2+3n+2)\displaystyle a _{n+1} - a _{n} - \frac{2}{n} a _{n} = \square {2 ^{n} ( n ^{2} + 3 n + 2 )} ( n2n \geq 2) 이므로 an+1n+2nan=\displaystyle a _{n+1} - \frac{n + 2}{n} a _{n} =2n(n+1)(n+2)2 ^{n} ( n + 1 ) ( n + 2 ) 즉, an+1(n+1)(n+2)ann(n+1)=2n\displaystyle \frac{a _{n+1}}{( n + 1 ) ( n + 2 )} - \frac{a _{n}}{n ( n + 1 )} = 2 ^{n} 이다. bn=ann(n+1)\displaystyle b _{n} = \frac{a _{n}}{n ( n + 1 )}이라 하면 bn+1bn=2nb _{n+1} - b _{n} = \square {2 ^{n}} (n2n \geq 2) 이고 b2=0b _{2} = 0이므로 bnb _{n}=b2+k=2n1(bk+1bk)\displaystyle = b _{2} + \sum\limits _{k=2} ^{n-1} ( b _{k+1} - b _{k} )=k=2n12k\displaystyle = \sum\limits _{k=2} ^{n-1} 2 ^{k}=4(2n21)21\displaystyle = \frac{4 ( 2 ^{n-2} - 1 )}{2 - 1} =2n4= \square {2 ^{n} - 4} 이다. ∴ f(n)=2n(n2+3n+2)f ( n ) = 2 ^{n} ( n ^{2} + 3 n + 2 ) g(n)=2ng ( n ) = 2 ^{n} h(n)=2n4h ( n ) = 2 ^{n} - 4f(4)g(5)+h(6)\displaystyle \frac{f ( 4 )}{g ( 5 )} + h ( 6 )=243025+(264)\displaystyle = \frac{2 ^{4} \cdot 30}{2 ^{5}} + ( 2 ^{6} - 4 )=75= 75

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