대수수열의 합수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

전구 켜짐 개수 합

문제

그림과 같이 나무에 5555개의 전구가 맨 위 첫 번째 줄에는 11개, 두 번째 줄에는 22개, 세 번째 줄에는 33개, …, 열 번째 줄에는 1010개가 설치되어 있다. 전원을 넣으면 이 전구들은 다음 규칙에 따라 작동한다.

(가) nn1010 이하의 자연수일 때, nn번째 줄에 있는 전구는 nn초가 되는 순간 처음 켜진다. (나) 모든 전구는 처음 켜진 후 11초 간격으로 꺼짐과 켜짐을 반복한다.

전원을 넣고 nn초가 되는 순간 켜지는 모든 전구의 개수를 ana _{n}이라고 하자. 예를 들어 a1=1,a2=2,a4=6,a11=25a _{1} = 1 , a _{2} = 2 , a _{4} = 6 , a _{11} = 25 이다. n=114an\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{14} a _{n}의 값은? [3점] 215215220220225225230230235235

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해설

nn초가 될 때 켜지는 전구 개수 =ana _{n} nn열 까지 모든 전구 개수 =n(n+1)2\displaystyle \frac{n ( n + 1 )}{2} an+1=a _{n + 1} =(n초가 되었을 때 꺼져있는 전구 개수)+(n+1)+ ( n + 1 ) =n(n+1)2an+(n+1)\displaystyle = \frac{n ( n + 1 )}{2} - a _{n} + ( n + 1 ) an+an+1=(n+1)(n+2)2=1n+1k\displaystyle \therefore a _{n} + a _{n + 1} = \frac{( n + 1 ) ( n + 2 )}{2} = \sum\limits _{1} ^{n + 1} k a1+a2=1+2a _{1} + a _{2} = 1 + 2 a3+a4=1+2+3+4a _{3} + a _{4} = 1 + 2 + 3 + 4 a5+a6=1+2+3+4+5+6a _{5} + a _{6} = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 a7+a8=1+2+3+4+5+6+7+8a _{7} + a _{8} = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 a9+a10a _{9} + a _{10}=a11+a12=a13+a14= a _{11} + a _{12} = a _{13} + a _{14} =1+2++10=55= 1 + 2 + \cdots + 10 = 55n=114an\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{14} a _{n}=3+10+21+36+55+55+55= 3 + 10 + 21 + 36 + 55 + 55 + 55=235= 235 [다른풀이] 1번째줄, 2번째줄에 있는 전구는 14초가 될 때까지 모두 7번씩 켜지고 전구의 개수는 3개 이므로 3×73 \times 7 3번째 줄, 4번째 줄에 있는 전구는 모두 7개가 있고 켜지는 횟수는 모두 6번씩이므로 7×67 \times 6 이와 같은 방법으로 n=114an=3×7+7×6+11×5+15×4+19×3\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{14} a _{n} = 3 \times 7 + 7 \times 6 + 11 \times 5 + 15 \times 4 + 19 \times 3=235= 235

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