대수수열의 합수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

정육각형 토지 넓이

문제

유전 연구에 필요한 두 가지 식물 A\mathrm{A}, B\mathrm{B}를 재배하기 위하여 정육각형 모양의 토지를 다음과 같이 나누어 놓았다.

◦ 정육각형을 여섯 개의 정삼각형으로 나눈다. ◦ 인접한 두 삼각형이 공유하고 있는 변(점선 부분)을 각각 2121등분한다. ◦ 2121등분한 각 점을 직선 모양의 울타리로 서로 연결하여 모두 2121개의 부분으로 구분하여 놓는다.

그림과 같이 가장 안쪽에 있는 정육각형 모양의 토지부터 시작하여 검은 부분과 흰 부분으로 토지를 교대로 구분한 다음 검은 부분에는 A\mathrm{A}를 심고, 흰 부분에는 B\mathrm{B}를 심었다. A\mathrm{A}를 심은 부분의 넓이가 231m2231 \mathrm{m} ^{2}일 때, B\mathrm{B}를 심은 부분의 넓이는? (단, 울타리가 차지하는 넓이는 고려하지 않는다.) [4점] 210m2210 \mathrm{m} ^{2}212m2212 \mathrm{m} ^{2}214m2214 \mathrm{m} ^{2}216m2216 \mathrm{m} ^{2}218m2218 \mathrm{m} ^{2}

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해설

가장 안쪽의 정육각형 모양의 토지의 넓이를 aa로 놓으면 인접한 흰 부분의 넓이는 3a3 a이다. 또 인접한 어두운 부분의 넓이는 5a5 a이고, 이에 인접한 흰 부분의 넓이는 7a7 a이다. 그러므로 어두운 부분의 넓이의 합은 a+5a+9a++41a=11(a+41a)2=231a\displaystyle a + 5 a + 9 a + \cdots + 41 a = \frac{11 ( a + 41 a )}{2} = 231 a 흰 부분의 넓이의 합은 3a+7a+11a++39a=10(3a+39a)2=210a\displaystyle 3 a + 7 a + 11 a + \cdots + 39 a = \frac{10 ( 3 a + 39 a )}{2} = 210 a 그런데 어두운 부분의 넓이의 합이 231231이므로 구하는 부분의 넓이의 합은 210210이다.

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