대수수학적 귀납법수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

점화식 일반항 빈칸

문제

수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}a1=1a _{1} = 1이고, 22nan+1=22n1an+(n+1)2n2 ^{2n} a _{n+1} = 2 ^{2n-1} a _{n} + ( n + 1 ) 2 ^{n} (n1)\left( n \geq 1 \right) 을 만족시킨다. 다음은 일반항 ana _{n}을 구하는 과정이다.

주어진 식에 의하여 2nan+1=2n1an+(n+1)2 ^{n} a _{n+1} = 2 ^{n-1} a _{n} + ( n + 1 ) 이다. bn=2nanb _{n} = 2 ^{n} a _{n}이라 하면 bn+1=bn+()b _{n+1} = b _{n} + {\square {( \text{가} ) _{{} _{}} ^{{} ^{{} ^{}}}}} (n1n \geq 1) 이고, b1=2b _{1} = 2이므로 bn=()b _{n} = {\square {( \text{나} ) _{{} _{}} ^{{} ^{{} ^{}}}}} (n1n \geq 1) 이다. 그러므로 an=12n×(())\displaystyle a _{n} = \frac{1}{2 ^{n}} \times \left( {\square {( \text{나} ) _{{} _{}} ^{{} ^{{} ^{}}}}} \right) (n1n \geq 1) 이다.

위의 (가), (나)에 알맞은 식을 각각 f(n)f ( n ), g(n)g ( n )이라 할 때, f(4)+g(6)f ( 4 ) + g ( 6 )의 값은? [4점] 48485050525254545656

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해설

[출제의도] 수열의 귀납적 정의를 활용하여 추론하기 주어진 식의 양변을 2n2 ^{n}으로 나누면 2nan+1=2n1an+(n+1)2 ^{n} a _{n+1} = 2 ^{n-1} a _{n} + ( n + 1 ) \cdots \cdots㉠ 이다. ㉠의 양변에 22를 곱하면 2n+1an+1=2nan+2(n+1)2 ^{n + 1} a _{n + 1} = 2 ^{n} a _{n} + 2 ( n + 1 ) 이고 bn=2nanb _{n} = 2 ^{n} a _{n}이라 하면 bn+1=bn+2(n+1)b _{n + 1} = b _{n} + \square {2 \left( n + 1 \right) _{{} _{}} ^{{} ^{{} ^{}}}} (n1n \geq 1) 이고, b1=2×a1=2b _{1} = 2 \times a _{1} = 2이므로 bn=b1+k=1n12(k+1)\displaystyle b _{n} = b _{1} + \sum\limits _{k = 1} ^{n - 1} 2 \left( k + 1 \right) =2+2×n(n1)2+2(n1)\displaystyle = 2 + 2 \times \frac{n \left( n - 1 \right)}{2} + 2 \left( n - 1 \right) =n2+n= \square {n ^{2} + n} (n1n \geq 1) 이다. 그러므로 an=12n×(n2+n)\displaystyle a _{n} = \frac{1}{2 ^{n}} \times \left( \square {n ^{2} + n _{{} _{}} ^{{} ^{{} ^{}}}} \right) (n1n \geq 1) 이다. \therefore f(n)=2n+2f \left( n \right) = 2 n + 2, g(n)=n2+ng \left( n \right) = n ^{2} + n 따라서 f(4)+g(6)=10+42=52f \left( 4 \right) + g \left( 6 \right) = 10 + 42 = 52

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