대수수열의 합수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

로그함수 사이 자연수 개수의 합

문제

자연수 nn에 대하여 직선 y=ny = n이 두 로그함수 y=log2xy = \log _{2} x, y=log3xy = \log _{3} x의 그래프와 만나는 점의 xx좌표를 an,bna _{n} , b _{n}이라 하자. anpbna _{n} \leq p \leq b _{n}을 만족시키는 자연수 pp의 개수를 cnc _{n}이라 할 때 k=110ck\displaystyle \sum\limits _{k = 1} ^{10} c _{k}의 값은? [4점]

12(310211+21)\displaystyle \frac{1}{2} ( 3 ^{10} - 2 ^{11} + 21 )12(311212+21)\displaystyle \frac{1}{2} ( 3 ^{11} - 2 ^{12} + 21 )12(311211+21)\displaystyle \frac{1}{2} ( 3 ^{11} - 2 ^{11} + 21 )12(311+21121)\displaystyle \frac{1}{2} ( 3 ^{11} + 2 ^{11} - 21 )12(311+21221)\displaystyle \frac{1}{2} ( 3 ^{11} + 2 ^{12} - 21 )

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해설

[출제의도] 등비수열의 합을 추론하기 두 로그함수 y=log2xy = \log _{2} x, y=log3xy = \log _{3} x의 그래프와 직선 y=ny = n이 만나는 점을 각각 An(2n,n)\mathrm{A} _{\mathit{n}} ( 2 ^{\mathit{n}} , n ), Bn(3n,n)\mathrm{B} \mathit{_{n}} ( 3 ^{n} , n )이라 하면 cn=3n2n+1c _{n} = 3 ^{n} - 2 ^{n} + 1이다. k=110ck=k=110(3k2k+1)\displaystyle \sum\limits _{k = 1} ^{10} c _{k} = \sum\limits _{k = 1} ^{10} ( 3 ^{k} - 2 ^{k} + 1 ) =3(3101)312(2101)21+10\displaystyle = \frac{3 ( 3 ^{10} - 1 )}{3 - 1} - \frac{2 ( 2 ^{10} - 1 )}{2 - 1} + 10 =12(311212+21)\displaystyle = \frac{1}{2} ( 3 ^{11} - 2 ^{12} + 21 )

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