대수수열의 합수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

정사각형 개수 수열

문제

한 변의 길이가 11인 정사각형 AA가 있다. 그림과 같이 새로 그리는 정사각형의 한 변이 AA의 한 변과 평행하도록 다음 [단계]에 따라 정사각형을 그린다.

[단계 11] 정사각형 AA의 각 꼭짓점을 한 꼭짓점으로 하고 한 변의 길이가 12\displaystyle \frac{1}{2}인 정사각형을 AA와 한 점에서만 만나도록 각각 그려 그림 A1A _{1}을 얻는다. [단계 22] [단계 11]에서 새로 그린 정사각형의 꼭짓점 중 다른 정사각형과 만나지 않은 각 꼭짓점을 한 꼭짓점으로 하고, 한 변의 길이가 (12)2\displaystyle \left( \frac{1}{2} \right) ^{2}인 정사각형을 A1A _{1}과 한 점에서만 만나도록 각각 그려 그림 A2A _{2}를 얻는다. \vdots _{{} _{}} ^{{} ^{}} [단계 nn] [단계 n1n - 1]에서 새로 그린 정사각형의 꼭짓점 중 다른 정사각형과 만나지 않은 각 꼭짓점을 한 꼭짓점으로 하고, 한 변의 길이가 (12)n\displaystyle \left( \frac{1}{2} \right) ^{n}인 정사각형을 An1A _{n - 1}과 한 점에서만 만나도록 각각 그려 그림 AnA _{n}을 얻는다.

\cdots

자연수 nn에 대하여 그림 AnA _{n}의 정사각형의 개수를 ana _{n}이라 하자. 예를 들어, a1=5a _{1} = 5, a2=17a _{2} = 17이다. a15+1a10+1\displaystyle \frac{a _{15} + 1}{a _{10} + 1}의 값은? [4점] 237237240240243243246246249249

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해설

[출제의도] 계차수열을 활용하여 추론하기 a1=1+4a _{1} = 1 + 4, a2=1+4+12a _{2} = 1 + 4 + 12, a3=1+4+12+36a _{3} = 1 + 4 + 12 + 36, a4=1+4+12+36+108a _{4} = 1 + 4 + 12 + 36 + 108, \cdots 이므로 bn=an+1anb _{n} = a _{n + 1} - a _{n}이라 하면 b1=4×3b _{1} = 4 \times 3, b2=4×32b _{2} = 4 \times 3 ^{2}, b3=4×33b _{3} = 4 \times 3 ^{3}, \cdots, bn=4×3nb _{n} = 4 \times 3 ^{n} an=5+k=1n1(4×3k)\displaystyle a _{n} = 5 + \sum\limits _{k = 1} ^{n - 1} ( 4 \times 3 ^{k} ) =5+12×3n1131=2×3n1\displaystyle = 5 + 12 \times \frac{3 ^{n - 1} - 1}{3 - 1} = 2 \times 3 ^{n} - 1 따라서 a15+1a10+1=2×3152×310=35=243\displaystyle \frac{a _{15} + 1}{a _{10} + 1} = \frac{2 \times 3 ^{15}}{2 \times 3 ^{10}} = 3 ^{5} = 243

태그

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