미적분Ⅱ급수수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

나머지정리와 급수

문제

수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}에 대하여 다항식 anx2+anx+2a _{n} x ^{2} + a _{n} x + 2xnx - n으로 나눈 나머지가 25\mathrm{25}일 때, 무한급수 n=1an\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{\infty} a _{n}의 합을 구하시오. [4점]

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23

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해설

anx2+anx+2a _{n} x ^{2} + a _{n} x + 2xnx - n으로 나눈 나머지가 2525이므로 ann2+ann+2=25a _{n} n ^{2} + a _{n} n + 2 = 25 n(n+1)an=23n ( n + 1 ) a _{n} = 23 an=23n(n+1)\displaystyle \therefore a _{n} = \frac{23}{n ( n + 1 )} n=1an=n=123n(n+1)\displaystyle \therefore \sum\limits _{{n} = 1} ^{\infty} a _{n} = \sum\limits _{{n} = 1} ^{\infty} \frac{23}{n ( n + 1 )}=23limnk=1n1k(k+1)\displaystyle = 23 \lim\limits _{n \rightarrow \infty} \sum\limits _{{k} = 1} ^{n} \frac{1}{k ( k + 1 )} 이때, k=1n1k(k+1)=k=1n(1k1k+1)\displaystyle \sum\limits _{{k} = 1} ^{n} \frac{1}{k ( k + 1 )} = \sum\limits _{{k} = 1} ^{n} \left( \frac{1}{k} - \frac{1}{k + 1} \right) =(112)+(1213)++(1n1n+1)\displaystyle = \left( 1 - \frac{1}{2} \right) + \left( \frac{1}{2} - \frac{1}{3} \right) + \cdots + \left( \frac{1}{n} - \frac{1}{n + 1} \right) =11n+1\displaystyle = 1 - \frac{1}{n + 1} 이므로 23limnk=1n1k(k+1)=23limn(11n+1)\displaystyle 23 \lim\limits _{n \rightarrow \infty} \sum\limits _{{k} = 1} ^{n} \frac{1}{k ( k + 1 )} = 23 \lim\limits _{n \rightarrow \infty} \left( 1 - \frac{1}{n + 1} \right) =23= 23

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