대수지수와 로그수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

정수기 필터 장수

문제

가정에서 사용하는 어떤 정수기는 물이 필터 한 장을 통과할 때마다 물에 포함되어 있는 오염물질의 양의 2%2 \%를 제거한다고 한다. 이 때 필터를 통과한 물에 남아 있는 오염물질의 양이 처음 양의 20%20 \% 이하가 되게 하려면 필터는 최소 몇 장이 필요한가? ( 단, log9.8=0.9912\log 9.8 = 0.9912,log2=0.3010\log 2 = 0.3010 ) [4점] 65657070757580808585

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해설

물이 필터를11장 지날 때마다 물의 오염물질의 2%2 \%씩 감소하므로 처음 오염물질의 양을 aa라 하면 11장 지날 때 남은 오염물질의 양은 0.98a0.98 a 22장 지날 때 남은 오염물질의 양은 0.982a0.98 ^{2} a \vdots nn장 지날 때 남은 오염물질의 양은 0.98na0.98 ^{n} a 이때, 오염물질의 양이 처음 양의15\displaystyle \frac{1}{5}이하가 되려면 0.98na15a\displaystyle 0.98 ^{n} a \leq \frac{1}{5} a0.98n15\displaystyle 0.98 ^{n} \leq \frac{1}{5} 양변에 상용로그를 취하면 log0.98nlog15\displaystyle \log 0.98 ^{n} \leq \log \frac{1}{5} nlog0.98log5n \log 0.98 \leq - \log 5 nlog5log0.98\displaystyle n \geq \frac{- \log 5}{\log 0.98}=log21log9.81\displaystyle = \frac{\log 2 - 1}{\log 9.8 - 1}=0.6990.0088\displaystyle = \frac{- 0.699}{- 0.0088}==79.4×××79.4 \times \times \times

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