대수수학적 귀납법수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

점화식 귀납법 빈칸

문제

수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}a1=αa _{1} = \alpha(α0\alpha \ne 0)이고, 모든 nn(n2n \geq 2)에 대하여 (n1)an+m=1n1mam=0\displaystyle \left( n - 1 \right) a _{n} + \sum\limits _{m = 1} ^{n - 1} ma _{m} = 0을 만족시킨다. 다음은 an=(1)n1(n1)!α\displaystyle a _{n} = \frac{\left( - 1 \right) ^{n - 1}}{\left( n - 1 \right) !} \alpha (n1n \geq 1) 임을 수학적귀납법을 이용하여 증명한 것이다. [증명]

n=1n = 1일 때, a1=α=(1)11(11)!α\displaystyle a _{1} = \alpha = \frac{\left( - 1 \right) ^{1 - 1}}{\left( 1 - 1 \right) !} \alpha이다. ⑵ ⅰ) n=2n = 2일 때, a2+a1=0a _{2} + a _{1} = 0이므로 a2=a1=(1)21(21)!α\displaystyle a _{2} = - a _{1} = \frac{\left( - 1 \right) ^{2 - 1}}{\left( 2 - 1 \right) !} \alpha이다. 따라서 주어진 식이 성립한다. ⅱ) n=kn = k (k2k \geq 2)일 때 성립한다고 가정하고, n=k+1n = k + 1일 때 성립함을 보이자. 0=kak+1+m=1kmam\displaystyle 0 = ka _{k + 1} + \sum\limits _{m = 1} ^{k} ma _{m} =kak+1+m=1k1mam+kak\displaystyle = ka _{k + 1} + \sum\limits _{m = 1} ^{k - 1} ma _{m} + ka _{k} =kak+1+((가))×ak+kak= ka _{k + 1} + \left( \square {\text{(가)}} \right) \times a _{k} + ka _{k} 이므로 ak+1=(나)×ak=(1)kk!α\displaystyle a _{k + 1} = \square {\text{(나)}} \times a _{k} = \frac{\left( - 1 \right) ^{k}}{k !} \alpha 이다. 따라서 모든 자연수 nn에 대하여 an=(1)n1(n1)!α\displaystyle a _{n} = \frac{\left( - 1 \right) ^{n - 1}}{\left( n - 1 \right) !} \alpha이다.

위의 ㈎, ㈏에 알맞은 식의 곱을 f(k)f \left( k \right)라 할 때, f(10)f \left( 10 \right)의 값은? [4점] 110\displaystyle \frac{1}{10}310\displaystyle \frac{3}{10}12\displaystyle \frac{1}{2}710\displaystyle \frac{7}{10}910\displaystyle \frac{9}{10}

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해설

n=kn = k일 때 성립한다고 가정하였기 때문에 (k1)an+m=1k1mam=0\displaystyle ( k - 1 ) a _{n} + \sum\limits _{m = 1} ^{k - 1} ma _{m} = 0 따라서 0=kak+1+m=1kmam\displaystyle 0 = ka _{k+1} + \sum\limits _{m = 1} ^{k} ma _{m} =kak+1+m=1k1mam+kak\displaystyle = ka _{k+1} + \sum\limits _{m = 1} ^{k - 1} ma _{m} + ka _{k} =kak+1+(1k)×ak+kak= ka _{k+1} + ( \square {1 - k} ) \times a _{k} + ka _{k} 이므로 0=kak+1+ak0 = ka _{k+1} + a _{k} \therefore ak+1=1k×ak=(1)kk!α\displaystyle a _{k+1} = \square {- \frac{1}{k}} \times a _{k} = \frac{( - 1 ) ^{k}}{k !} \alpha 따라서 (가), (나)에 알맞은 식을 곱한 f(k)=(1k)×(1k)=k1k\displaystyle f ( k ) = ( 1 - k ) \times \left( - \frac{1}{k} \right) = \frac{k - 1}{k} \therefore f(10)=910\displaystyle f ( 10 ) = \frac{9}{10}

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