대수수학적 귀납법수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

점화식 일반항 빈칸

문제

수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}a1=1,a2=2a _{1} = 1 , a _{2} = 2, an+2=an+1+ann+1\displaystyle a _{n + 2} = a _{n + 1} + \frac{a _{n}}{n + 1} 으로 정의할 때, 다음은 수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}의 일반항을 구하는 과정이다.

bn=ann+1\displaystyle b _{n} = \frac{a _{n}}{n + 1}이라 놓으면 an=(n+1)bna _{n} = ( n + 1 ) b _{n}이므로 (n+3)bn+2=(())bn+1+bn\left( n + 3 \right) b _{n + 2} = \left( \square {( \text{가} )} \right) b _{n + 1} + b _{n} (n+3)(bn+2bn+1)=(bn+1bn)\left( n + 3 \right) \left( b _{n + 2} - b _{n + 1} \right) = - \left( b _{n + 1} - b _{n} \right) \cdots\cdots (★) 식 (★)에 n=1,2,,m1n = 1 , 2 , \cdots , m - 1 (m2)\left( m \geq 2 \right)를 대입하면 4(b3b2)=(b2b1)4 \left( b _{3} - b _{2} \right) = - \left( b _{2} - b _{1} \right) 5(b4b3)=(b3b2)5 \left( b _{4} - b _{3} \right) = - \left( b _{3} - b _{2} \right) \vdots (m+2)(bm+1bm)=(bmbm1)\left( m + 2 \right) \left( b _{m + 1} - b _{m} \right) = - \left( b _{m} - b _{m - 1} \right) 좌변과 우변을 각각 곱하여 정리하면, bm+1bm=(14)(15)(1m+2)(b2b1)\displaystyle b _{m + 1} - b _{m} = \left( - \frac{1}{4} \right) \left( - \frac{1}{5} \right) \cdots \left( - \frac{1}{m + 2} \right) ( b _{2} - b _{1} ) bn=b1+k=1n1(bk+1bk)\displaystyle \left. b _{n} = b _{1} + \sum\limits _{k = 1} ^{n - 1} ( b _{k + 1} - b _{k} ) \right. (n2)( n \geq 2 ) 따라서 a1=1a _{1} = 1, an=(n+1)(12+k=1n1())(n2)\displaystyle a _{n} = \left( n + 1 \right) \left( \frac{1}{2} + \sum\limits _{k = 1} ^{n - 1} \square {( \text{나} )} \right) \left( n \geq 2 \right)이다.

위의 (가), (나)에 들어갈 식을 각각 f(n),g(k)f ( n ) , g ( k )라 할 때, f(1)g(3)f ( 1 ) g ( 3 )의 값은? [4점] 1240\displaystyle \frac{1}{240}1180\displaystyle \frac{1}{180}140\displaystyle \frac{1}{40}130\displaystyle \frac{1}{30}124\displaystyle \frac{1}{24}

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해설

[출제의도] 수열의 귀납적 정의를 이용하여 일반항 추론하기 bn=ann+1\displaystyle b _{n} = \frac{a _{n}}{n + 1}이라 놓으면 an=(n+1)bna _{n} = ( n + 1 ) b _{n}이므로 (n+3)bn+2=(n+2)bn+1+bn\left( n + 3 \right) b _{n + 2} = \square {( n + 2 )} b _{n + 1} + b _{n} (n+3)(bn+2bn+1)=(bn+1bn)\left( n + 3 \right) \left( b _{n + 2} - b _{n + 1} \right) = - \left( b _{n + 1} - b _{n} \right)\cdots\cdots (★) 식 (★)에 n=1,2,,m1n = 1 , 2 , \cdots , m - 1 (m2)\left( m \geq 2 \right)를 대입하면 4(b3b2)=(b2b1)4 \left( b _{3} - b _{2} \right) = - \left( b _{2} - b _{1} \right) 5(b4b3)=(b3b2)5 \left( b _{4} - b _{3} \right) = - \left( b _{3} - b _{2} \right) \vdots (m+2)(bm+1bm)=(bmbm1)\left( m + 2 \right) \left( b _{m + 1} - b _{m} \right) = - \left( b _{m} - b _{m - 1} \right) 좌변과 우변을 각각 곱하여 정리하면, bm+1bm=(14)(15)(1m+2)(b2b1)\displaystyle b _{m + 1} - b _{m} = \left( - \frac{1}{4} \right) \left( - \frac{1}{5} \right) \cdots \left( - \frac{1}{m + 2} \right) ( b _{2} - b _{1} ) bn=b1+k=1n1(bk+1bk)\displaystyle \left. b _{n} = b _{1} + \sum\limits _{k = 1} ^{n - 1} ( b _{k + 1} - b _{k} ) \right. (n2)( n \geq 2 ) an=(n+1)(12+k=1n1(1)k1(k+2)!)\displaystyle \therefore a _{n} = \left( n + 1 \right) \left( \frac{1}{2} + \sum\limits _{k = 1} ^{n - 1} \square {\frac{( - 1 ) ^{k - 1}}{( k + 2 ) !}} \right) (n2)( n \geq 2 ) f(n)=n+2f ( n ) = n + 2, g(k)=(1)k1(k+2)!\displaystyle g ( k ) = \frac{( - 1 ) ^{k - 1}}{( k + 2 ) !} f(1)g(3)=140\displaystyle \therefore f ( 1 ) g ( 3 ) = \frac{1}{40}

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