미적분Ⅱ급수수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

정삼각형 점 극한

문제

아래 그림과 같이 원점 O\mathrm{O}와 점 A0(10,0)\mathrm{A} _{0} ( 10 , 0 )에 대하여 제 1 사분면 위에 OA0\displaystyle \overline{\mathrm{O}} A _{0}를 한 변으로 하는 정삼각형 OA0A1\mathrm{O} \mathrm{A} _{0} \mathrm{A} _{1}을 만들고 A0A1\displaystyle \overline{\mathrm{A} _{0} \mathrm{A} _{1}}1:21 : 2로 내분하는 점을 B1\mathrm{B} _{1}이라 한다. 또 OA0A1\triangle \mathrm{O} A _{0} \mathrm{A} _{1}밖에 A1B1\displaystyle \overline{\mathrm{A} _{1} \mathrm{B} _{1}}을 한 변으로 하는 정삼각형 A1B1A2\mathrm{A} _{1} \mathrm{B} _{1} \mathrm{A} _{2}를 만들고 A1A2\displaystyle \mathrm{\overline{A _{1} A _{2}}}1:21 : 2로 내분하는 점을 B2\mathrm{B} _{2}라 한다. 이와 같은 과정을 한없이 반복하면 점 An\mathrm{A} _{n}은 점 (a,b)( a , b )에 한없이 가까워진다. 이때 aa의 값을 구하시오. [4점]

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13

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해설

[출제의도] 무한등비급수를 이용하여 문제를 해결할 수 있다. 10{112+2312(23)2+(23)312(23)4+}\displaystyle 10 \left\{ 1 - \frac{1}{2} + \frac{2}{3} - \frac{1}{2} \cdot \left( \frac{2}{3} \right) ^{2} + \left( \frac{2}{3} \right) ^{3} - \frac{1}{2} \cdot \left( \frac{2}{3} \right) ^{4} + \cdots \right\} =10(112)+10{2312(23)2}{1+(23)2+(23)4+}\displaystyle = 10 \left( 1 - \frac{1}{2} \right) + 10 \left\{ \frac{2}{3} - \frac{1}{2} \left( \frac{2}{3} \right) ^{2} \right\} \left\{ 1 + \left( \frac{2}{3} \right) ^{2} + \left( \frac{2}{3} \right) ^{4} + \cdots \right\} =5+1049(1149)\displaystyle = 5 + 10 \cdot \frac{4}{9} \cdot \left( \frac{1}{1 - \frac{4}{9}} \right)=13= 13

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