대수수열의 합수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

정수 부분의 합

문제

양수 xx에 대하여 xx의 정수 부분을 f(x)f ( x )라 할 때, k=110f(2k)+k=21024f(log2k)\displaystyle \sum\limits _{k=1} ^{10} f ( 2 ^{k} ) + \sum\limits _{k=2} ^{1024} f ( \log _{2} k )의 값은? [4점] 9850985099509950100501005010150101501025010250

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해설

k=110f(2k)=k=1102k\displaystyle \sum\limits _{k=1} ^{10} f ( 2 ^{k} ) = \sum\limits _{k=1} ^{10} 2 ^{k}=2(2101)21\displaystyle = \frac{2 ( 2 ^{10} - 1 )}{2 - 1}=2046= 2046 2nk<2n+12 ^{n} \leq k < 2 ^{n+1}일 때, nlog2k<n+1n \leq \log _{2} k < n + 1이므로 f(log2k)=nf \left( \log _{2} k \right) = n이다. 이때, f(log2k)=nf \left( \log _{2} k \right) = n인 자연수 kk의 개수는 2n+12n=2n2 ^{n+1} - 2 ^{n} = 2 ^{n}이다. 2=212 = 2 ^{1}, 1024=2101024 = 2 ^{10}이므로 k=21024f(log2k)\displaystyle \sum\limits _{k=2} ^{1024} f \left( \log _{2} k \right)=n=19n2n+10\displaystyle = \sum\limits _{n=1} ^{9} n \cdot 2 ^{n} + 10 SS=n=19n2n\displaystyle = \sum\limits _{n=1} ^{9} n \cdot 2 ^{n}=12+222+323++929= 1 \cdot 2 + 2 \cdot 2 ^{2} + 3 \cdot 2 ^{3} + \cdots + 9 \cdot 2 ^{9} ⋯⋯ ㉠ 이라 하면 2S2 S=n=19n2n+1\displaystyle = \sum\limits _{n=1} ^{9} n \cdot 2 ^{n+1}=122+223+324++9210= 1 \cdot 2 ^{2} + 2 \cdot 2 ^{3} + 3 \cdot 2 ^{4} + \cdots + 9 \cdot 2 ^{10} ⋯⋯ ㉡ ㉠-㉡에서 S=n=192n9210\displaystyle - S = \sum\limits _{n=1} ^{9} 2 ^{n} - 9 \cdot 2 ^{10}

SS==12+222+323++9291 \cdot 2 + 2 \cdot 2 ^{2} + 3 \cdot 2 ^{3} + \cdots + 9 \cdot 2 ^{9}
-2S2 S==122+223+324++92101 \cdot 2 ^{2} + 2 \cdot 2 ^{3} + 3 \cdot 2 ^{4} + \cdots + 9 \cdot 2 ^{10}
S- S==2+22+23++2992102 + 2 ^{2} + 2 ^{3} + \cdots + 2 ^{9} - 9 \cdot 2 ^{10}

SS=9210n=192n\displaystyle = 9 \cdot 2 ^{10} - \sum\limits _{n=1} ^{9} 2 ^{n} =92102(291)21\displaystyle = 9 \cdot 2 ^{10} - \frac{2 ( 2 ^{9} - 1 )}{2 - 1} =8210+2= 8 \cdot 2 ^{10} + 2 =8194= 8194k=21024f(log2k)\displaystyle \sum\limits _{k=2} ^{1024} f \left( \log _{2} k \right)=8194+10=8204= 8194 + 10 = 8204k=110f(2k)+k=21024f(log2k)\displaystyle \sum\limits _{k=1} ^{10} f ( 2 ^{k} ) + \sum\limits _{k=2} ^{1024} f \left( \log _{2} k \right)=2046+8204= 2046 + 8204=10250= 10250

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