대수수학적 귀납법수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

조건부 점화식

문제

다음 조건을 만족시키는 수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}에 대하여 12(a14+a15)12 \left( a _{14} + a _{15} \right)의 값을 구하시오. [4점]

(가) 모든 자연수 nn에 대하여 an+1={1an1(an>0)an(an0)\displaystyle a _{n + 1} = \begin{cases} \frac{1}{a _{n}} - 1 & & \left( a _{n} > 0 \right) \\ - a _{n} & & \left( a _{n} \leq 0 \right) \end{cases} 이다. (나) a1>6a _{1} > 6이고, a1+a5+a9+a13=13a _{1} + a _{5} + a _{9} + a _{13} = 13이다.

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28

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해설

a1>6a _{1} > 6에서 a2=1a11\displaystyle a _{2} = \frac{1}{a _{1}} - 1 a2<0a _{2} < 0이므로 a3=a2=1a1+1\displaystyle a _{3} = - a _{2} = - \frac{1}{a _{1}} + 1 a3>0a _{3} > 0이므로 a4=1a31=1a11\displaystyle a _{4} = \frac{1}{a _{3}} - 1 = \frac{1}{a _{1} - 1} a4>0a _{4} > 0이므로 a5=1a41=a12\displaystyle a _{5} = \frac{1}{a _{4}} - 1 = a _{1} - 2 자연수 nn에 대하여 an>1a _{n} > 1이면 위와 같은 과정에 의하여 an+1<0a _{n + 1} < 0, an+2>0a _{n + 2} > 0, an+3>0a _{n + 3} > 0 이므로 an+4=an2a _{n + 4} = a _{n} - 2 a5>1a _{5} > 1이므로 a9=a14a _{9} = a _{1} - 4 a9>1a _{9} > 1이므로 a13=a16a _{13} = a _{1} - 6 그러므로 a1+a5+a9+a13a _{1} + a _{5} + a _{9} + a _{13}=a1+(a12)+(a14)+(a16)= a _{1} + \left( a _{1} - 2 \right) + \left( a _{1} - 4 \right) + \left( a _{1} - 6 \right) =4a112= 4 a _{1} - 12 4a112=134 a _{1} - 12 = 13에서 a1=254\displaystyle a _{1} = \frac{25}{4}이고 a13=2546=14\displaystyle a _{13} = \frac{25}{4} - 6 = \frac{1}{4} 그러므로 a14=41=3a _{14} = 4 - 1 = 3, a15=131=23\displaystyle a _{15} = \frac{1}{3} - 1 = - \frac{2}{3} 따라서 12(a14+a15)=12×{3+(23)}=28\displaystyle 12 \left( a _{14} + a _{15} \right) = 12 \times \left\{ 3 + \left( - \frac{2}{3} \right) \right\} = 28

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