미적분Ⅱ수열의 극한수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

포물선 위 다각형 넓이

문제

그림과 같이 곡선 y=x2y = x ^{2}위의 점 (1,1)( - 1 , 1 ), (0,0)( 0 , 0 ), (1,1)( 1 , 1 )을 꼭짓점으로 하는 삼각형을 A1A \mathit{_{1}}이라 하자. 곡선 y=x2y = x ^{2}위의 점 (2,4)( - 2 , 4 ), (1,1)( - 1 , 1 ), (0,0)( 0 , 0 ), (1,1)( 1 , 1 ), (2,4)( 2 , 4 )를 꼭짓점으로 하는 오각형을 A2A \mathit{_{2}}라 하자. 곡선 y=x2y = x ^{2}위의 점 (3,9)( - 3 , 9 ), (2,4)( - 2 , 4 ), (1,1)( - 1 , 1 ), (0,0)( 0 , 0 ), (1,1)( 1 , 1 ), (2,4)( 2 , 4 ), (3,9)( 3 , 9 )를 꼭짓점으로 하는 칠각형을 A3A \mathit{_{3}}이라 하자. 이와 같은 방법으로 nn번째 얻은 다각형 AnA \mathit{_{n}}은 곡선 y=x2y = x ^{2}위의 점 (n,n2)\left( - n , n ^{2} \right), (n+1,(n1)2)\left( - n + 1 , ( n - 1 ) ^{2} \right), \cdots, (1,1)( - 1 , 1 ), (0,0)( 0 , 0 ), (1,1)( 1 , 1 ), \cdots, (n1,(n1)2)\left( n - 1 , ( n - 1 ) ^{2} \right), (n,n2)\left( n , n ^{2} \right)을 꼭짓점으로 하는 다각형이다. 다각형 AnA \mathit{_{n}}의 넓이를 ana _{n}이라 할 때, limnann3\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {\frac{a \mathit{_{n}}}{n ^{3}}}의 값은? [4점]

2232\displaystyle \frac{3}{2}43\displaystyle \frac{4}{3}54\displaystyle \frac{5}{4}65\displaystyle \frac{6}{5}

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해설

an+1an=(2n+1)2a _{n + 1} - a _{n} = ( 2 n + 1 ) ^{2} an=1+k=1n1(2k+1)2\displaystyle a _{n} = 1 + \sum\limits _{k = 1} ^{n - 1} ( 2 k + 1 ) ^{2} =4n3n3\displaystyle = \frac{4 n ^{3} - n}{3}limnann3=43\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {\frac{a _{n}}{n ^{3}}} = \frac{4}{3}

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