미적분Ⅱ수열의 극한수능 기출기본 문제 (3점 중반)

포물선과 직선 현의 극한

문제

그림과 같이 모든 자연수 nn에 대하여 곡선 y=x2y = x ^{2}과 직선 y=2x+ny = 2 x + n이 만나는 두 점을 각각 An,\mathrm{A} \mathit{\mathrm{_{n}}} ,Bn{ B} _{n}이라 하자. 선분 AnBn{\mathrm{A}} _{n} { B} _{n}의 길이를 ana _{n}이라 할 때, limn5n+1an\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {} \frac{\sqrt{5 n + 1}}{a _{n}}의 값은? [3점]

14\displaystyle \frac{1}{4}13\displaystyle \frac{1}{3}12\displaystyle \frac{1}{2}2244

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해설

An(α,2α+n),Bn(β,2β+n){\mathrm{A}} _{n} ( \alpha , 2 \alpha + n ) , {\mathrm{B}} _{n} ( \beta , 2 \beta + n )이라 두면 α\alphaβ\beta는 방정식 x2=2x+nx ^{2} = 2 x + n의 두 근이다. an=(βα)2+(2β2α)2=5(βα)2\displaystyle a _{n} = \sqrt{( \beta - \alpha ) ^{2} + ( 2 \beta - 2 \alpha ) ^{2}} = \sqrt{5 ( \beta - \alpha ) ^{2}}이다. 여기서, α+β=2,αβ=n\alpha + \beta = 2 , \alpha \beta = - n이고 (βα)2=(α+β)24αβ( \beta - \alpha ) ^{2} = ( \alpha + \beta ) ^{2} - 4 \alpha \beta이다. (βα)2=44(n)=4n+4\therefore ( \beta - \alpha ) ^{2} = 4 - 4 \cdot ( - n ) = 4 n + 4 limn5n+1an=limn5n+15(4n+4)=14=12\displaystyle \therefore \lim\limits _{n\rightarrow \infty {\frac{\sqrt{5 n + 1}}{a _{n}} = \lim\limits _{n\rightarrow \infty} {\frac{\sqrt{5 n + 1}}{\sqrt{5 ( 4 n + 4 )}} = \frac{1}{\sqrt{4}} = \frac{1}{2}}}}

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