대수수학적 귀납법수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

조건으로 정의된 정수 수열

문제

모든 항이 정수이고 다음 조건을 만족시키는 모든 수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}에 대하여 a1\left| a _{1} \right|의 값의 합을 구하시오. [4점]

(가) 모든 자연수 nn에 대하여 an+1={an3(an이홀수인경우)12an(an=0또는an이짝수인경우)\displaystyle a _{n + 1} = {\begin{cases} a _{n} - 3 & & \left( \left| a _{n} \right| \text{이} \text{홀수인} \text{경우} \right) \\ \frac{1}{2} a _{n} & & \left( a _{n} = 0 \text{또는} \left| a _{n} \right| \text{이} \text{짝수인} \text{경우} \right) \end{cases}} 이다. (나) am=am+2\left| a _{m} \right| = \left| a _{m + 2} \right|인 자연수 mm의 최솟값은 33이다.

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해설

조건 (나)에서 am=am+2\left| a _{m} \right| = \left| a _{m+2} \right|인 자연수 mm의 최솟값이 33이므로 a3=a5\left| a _{3} \right| = \left| a _{5} \right| (ⅰ) a3a _{3}, a5a _{5}가 홀수일 때 a3a _{3}, a4a _{4}, a5a _{5}가 순서대로 홀수, 짝수, 홀수이므로 a3=αa _{3} = \alpha라 하면 a3=αa _{3} = \alpha, a4=α3a _{4} = \alpha - 3, a5=α32\displaystyle a _{5} = \frac{{\alpha - 3}}{2} α=α32\displaystyle \left| \alpha \right| = \left| \frac{\alpha - 3}{2} \right| \therefore α=3\alpha = - 3 또는 α=1\alpha = 1 (ⅱ) a3a _{3}, a4a _{4}, a5a _{5}가 모두 짝수일 때 a3a _{3}, a4a _{4}, a5a _{5}가 순서대로 짝수, 짝수, 짝수인 경우 a3=αa _{3} = \alpha라 하면 a3=αa _{3} = \alpha, a4=α2\displaystyle a _{4} = \frac{\alpha}{2}, a5=α4\displaystyle a _{5} = \frac{\alpha}{4} α=α4\displaystyle \left| \alpha \right| = \left| \frac{\alpha}{4} \right| \therefore α=0\alpha = 0 (ⅲ) α3\alpha _{3}, a5a _{5}가 짝수이고 a4a _{4}가 홀수일 때 a3=αa _{3} = \alpha라 하면 a3=αa _{3} = \alpha, a4=α2\displaystyle a _{4} = \frac{\alpha}{2}, a5=α23\displaystyle a _{5} = \frac{\alpha}{2} - 3 α=α23\displaystyle \left| \alpha \right| = \left| \frac{\alpha}{2} - 3 \right| \therefore α=6\alpha = - 6 또는 α=2\alpha = 2 이상에서 가능한 a3a _{3}의 값은 6- 6, 3- 3, 00, 11, 22 (ⅰ) a3=6a _{3} = - 6이면 a2a _{2}의 값은 3- 3 또는 12- 12이다. a2=3a _{2} = - 3이면 a1=6a _{1} = - 6이어야 하므로 모순이다. a2=12a _{2} = - 12이면 가능한 a1a _{1}의 값은 24- 24 또는 9- 9 (ⅱ) a3=3a _{3} = - 3이면 a20a _{2} \ne 0이므로 a2=6a _{2} = - 6이고 조건 (나)를 만족시키지 못한다. (ⅲ) a3=2a _{3} = 2이면 a2=4a _{2} = 4 또는 a2=5a _{2} = 5이다. a2=4a _{2} = 4일 때 가능한 a1a _{1}의 값은 77 또는 88 a2=5a _{2} = 5일 때 가능한 a1a _{1}의 값은 1010 (ⅳ) a3=1a _{3} = 1이면 a4=2a _{4} = - 2이고 조건 (나)에 의해서 a2=2a _{2} = 2이므로 조건을 만족시키지 못한다. (ⅴ) a3=0a _{3} = 0일 때 조건 (나)에 의해서 a20a _{2} \ne 0이므로 a2=3a _{2} = 3 a2=3a _{2} = 3에서 a1=6a _{1} = 6 이상에서 모든 a1\left| a _{1} \right|의 값은 66, 77, 88, 99, 1010, 2424 따라서 a1\left| a _{1} \right|의 값의 합은 6+7+8+9+10+24=646 + 7 + 8 + 9 + 10 + 24 = 64

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