대수수열의 합수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

로그곡선 선분 길이 합

문제

그림과 같이 곡선 y=log2xy = \log _{2} x 위의 두 점 P(2,1)\mathrm{P} ( 2 , 1 ), Q(29,9)\mathrm{Q} ( 2 ^{9} , 9 )에 대하여 선분 PQ\mathrm{PQ}88등분하여 점 P\mathrm{P}에 가까운 점부터 차례로 A1\mathrm{A} _{1}, A2\mathrm{A} _{2}, A3\mathrm{A} _{3}, \cdots , A7\mathrm{A} _{7}이라 하고, 점 An\mathrm{A} _{\mathit{n}}에서 yy축에 내린 수선과 곡선 y=log2xy = \log _{2} x의 교점을 Bn\mathrm{B} _{\mathit{n}}이라 하자. 선분 AnBn\mathrm{A} _{\mathit{n}} B _{\mathit{n}}의 길이를 lnl _{n}이라 할 때, n=17ln\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{7} l _{n}의 값은? [4점]

y=log2xy = \log _{2} x

1291129113911391149114911591159116911691

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해설

[출제의도] 등차수열과 등비수열을 활용하여 문제해결하기 두 점 An\mathrm{A} _{\mathit{n}}, Bn\mathrm{B} _{\mathit{n}}xx좌표를 각각 ana _{n}, bnb _{n}이라 하면 2,a1,a2,,a7,292 , a _{1} , a _{2} , \cdots , a _{7} , 2 ^{9}은 등차수열이므로 a1+a2+a3++a7a _{1} + a _{2} + a _{3} + \cdots + a _{7} =7(a1+a7)2=7(a2+a6)2==7(2+29)2\displaystyle = \frac{7 \left( a _{1} + a _{7} \right)}{2} = \frac{7 \left( a _{2} + a _{6} \right)}{2} = \cdots = \frac{7 \left( 2 + 2 ^{9} \right)}{2} =17991799 2,b1,b2,,b7,292 , b _{1} , b _{2} , \cdots , b _{7} , 2 ^{9}은 등비수열이므로 공비를 rr라 하면, 29=2r82 ^{9} = 2 r ^{8}에서 r=2r = 2 b1+b2+b3++b7\therefore b _{1} + b _{2} + b _{3} + \cdots + b _{7}=4(271)21=508\displaystyle = \frac{4 \left( 2 ^{7} - 1 \right)}{2 - 1} = 508 따라서 n=17ln=(a1b1)+(a2b2)++(a7b7)\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{7} l _{n} = \left( a _{1} - b _{1} \right) + \left( a _{2} - b _{2} \right) + \cdots + \left( a _{7} - b _{7} \right) =(a1+a2++a7)(b1+b2++b7)= ( a _{1} + a _{2} + \cdots + a _{7} ) - ( b _{1} + b _{2} + \cdots + b _{7} ) =1799508=1291= 1799 - 508 = 1291

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