미적분Ⅱ수열의 극한수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

지수곡선 삼각형 넓이 극한

문제

자연수 nn에 대하여 직선 x=nx = n이 두 곡선 y=2x,y=3xy = 2 ^{x} , y = 3 ^{x}과 만나는 점을 각각 Pn,QnP _{n} , Q _{n}이라 하자. 삼각형 PnQnPn1P _{n} Q _{n} P _{n-1}의 넓이를 SnS _{n}이라 하고, Tn=k=1nSk\displaystyle T _{n} = \sum\limits _{k=1} ^{n} S _{k}라 할 때, limnTn3n\displaystyle \lim\limits _{n\rightarrow \infty} \frac{T _{n}}{3 ^{n}}의 값은? (단, 점 P0P _{0}의 좌표는 (0,1)( 0 , 1 )이다.) [4점]

58\displaystyle \frac{5}{8}1116\displaystyle \frac{11}{16}34\displaystyle \frac{3}{4}1316\displaystyle \frac{13}{16}78\displaystyle \frac{7}{8}

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해설

Pn(n,2n)P _{n} ( n , 2 ^{n} ), Qn(n,3n)Q _{n} ( n , 3 ^{n} ), Pn1(n1,2n1)P _{n-1} ( n - 1 , 2 ^{n-1} ) Sn=PnQnPn1=12(3n2n)\displaystyle S _{n} = P _{n} Q _{n} P _{n-1} = \frac{1}{2} ( 3 ^{n} - 2 ^{n} ) Tn=k=1nSk=k=1n12(3k2k)\displaystyle T _{n} = \sum\limits _{k = 1} ^{n} S _{k} = \sum\limits _{k = 1} ^{n} \frac{1}{2} ( 3 ^{k} - 2 ^{k} ) =k=1n3k2k=1n2k2\displaystyle = \sum\limits _{k = 1} ^{n} \frac{3 ^{k}}{2} - \sum\limits _{k = 1} ^{n} \frac{2 ^{k}}{2} =123(3n1)31122(2n1)21\displaystyle = \frac{1}{2} \frac{3 ( 3 ^{n} - 1 )}{3 - 1} - \frac{1}{2} \frac{2 ( 2 ^{n} - 1 )}{2 - 1} =3n+142n+14\displaystyle = \frac{3 ^{n+1}}{4} - 2 ^{n} + \frac{1}{4} limnTn3n\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {\frac{T _{n}}{3 ^{n}}}=limn3n+142n+143n\displaystyle = \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {\frac{\frac{3 ^{n+1}}{4} - 2 ^{n} + \frac{1}{4}}{3 ^{n}}}=34\displaystyle = \frac{3}{4}

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