대수수열의 합수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

집합 원소 개수 합

문제

자연수 nn에 대하여 집합 An,BnA _{n} , B _{n}An={(n,k)kn2+n,k는자연수}A _{n} = \left\{ ( n , k ) | k \leq n ^{2} + n , k \text{는} \text{자연수} \right\} Bn={(n,k)k12n+5,k는자연수}\displaystyle B _{n} = \left\{ ( n , k ) \left| k \leq \frac{1}{2} n + 5 , k \text{는} \text{자연수} \right\} \right. 라 하자. 집합 AnBnA _{n} - B _{n}의 원소의 개수를 ana _{n}이라 할 때, n=120an\displaystyle \sum\limits _{n=1} ^{20} a _{n}의 값은? [4점] 2883288328862886288928892892289228952895

정답 보기

자료 내려받기

아직 올라온 파일이 없습니다.

해설

n2+n12n+5\displaystyle n ^{2} + n \leq \frac{1}{2} n + 5에서 2n2+n10=(2n+5)(n2)02 n ^{2} + n - 10 = ( 2 n + 5 ) ( n - 2 ) \leq 0 따라서 n2n \leq 2일 때, n2+n12n+5\displaystyle n ^{2} + n \leq \frac{1}{2} n + 5가 성립한다. 따라서 AnBnA _{n} \subset B _{n}(n=1n = 1, 22)이고 BnAn(n=3,4,)B _{n} \subset A _{n} ( n = 3 , 4 , \cdots )이다. 따라서 AnBn=A _{n} - B _{n} = \emptyset(n=1n = 1, 22)이므로 an=0a _{n} = 0이고 n3n \geq 3일 때, ana _{n}=n(An)n(Bn)= n ( A _{n} ) - n ( B _{n} )=n2+n[12n+5]\displaystyle = n ^{2} + n - \left[ \frac{1}{2} n + 5 \right]이다. 그런데 nn이 짝수일 때, [12n+5]\displaystyle \left[ \frac{1}{2} n + 5 \right]=12n+5\displaystyle = \frac{1}{2} n + 5 nn이 홀수일 때, [12n+5]\displaystyle \left[ \frac{1}{2} n + 5 \right]=12n+512\displaystyle = \frac{1}{2} n + 5 - \frac{1}{2} 이므로 n=120an\displaystyle \sum\limits _{n=1} ^{20} a _{n}=n=320(n2+n[12n+5])\displaystyle = \sum\limits _{n=3} ^{20} \left( n ^{2} + n - \left[ \frac{1}{2} n + 5 \right] \right) =n=320(n2+n)\displaystyle = \sum\limits _{n=3} ^{20} \left( n ^{2} + n \right)n=320([12n+5])\displaystyle - \sum\limits _{n=3} ^{20} \left( \left[ \frac{1}{2} n + 5 \right] \right) 이때, k=1n(k2+k)\displaystyle \sum\limits _{k=1} ^{n} \left( k ^{2} + k \right)=13n(n+1)(n+2)\displaystyle = \frac{1}{3} n ( n + 1 ) ( n + 2 )이므로 n=320(n2+n)\displaystyle \sum\limits _{n=3} ^{20} \left( n ^{2} + n \right)={n=120(n2+n)n=12(n2+n)}\displaystyle = \left\{ \sum\limits _{n=1} ^{20} \left( n ^{2} + n \right) - \sum\limits _{n=1} ^{2} \left( n ^{2} + n \right) \right\} =13(202122234)\displaystyle = \frac{1}{3} ( 20 \cdot 21 \cdot 22 - 2 \cdot 3 \cdot 4 ) =13(924024)\displaystyle = \frac{1}{3} ( 9240 - 24 )=3072= 3072 이고 n=320([12n+5])\displaystyle \sum\limits _{n=3} ^{20} \left( \left[ \frac{1}{2} n + 5 \right] \right)=n=320(12n+5)\displaystyle = \sum\limits _{n=3} ^{20} \left( \frac{1}{2} n + 5 \right)912\displaystyle - 9 \cdot \frac{1}{2} (∵ 33~2020까지 자연수 중 홀수는 99개) =(n=12012nn=1212n)+18×5\displaystyle = \left( \sum\limits _{n=1} ^{20} \frac{1}{2} n - \sum\limits _{n=1} ^{2} \frac{1}{2} n \right) + 18 \times 5912\displaystyle - 9 \cdot \frac{1}{2} =(10532)+90\displaystyle = \left( 105 - \frac{3}{2} \right) + 9092\displaystyle - \frac{9}{2} =189= 189 이므로 n=120an\displaystyle \sum\limits _{n=1} ^{20} a _{n}=3072189= 3072 - 189=2883= 2883

태그

비슷한 문제 더 보기

← 전체 문제 목록으로