대수수열의 합수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

로그를 이용한 수열의 합

문제

a1=98\displaystyle a _{1} = \frac{9}{8}이고 자연수 nn에 대하여 an+1=98(98+9)(98+9+92)(98+9+92++9n)\displaystyle a _{n+1} = \frac{9}{8} \left( \frac{9}{8} + 9 \right) \left( \frac{9}{8} + 9 + 9 ^{2} \right) \cdots \left( \frac{9}{8} + 9 + 9 ^{2} + \cdots + 9 ^{n} \right) 이라 하자. k=110logakk=logA\displaystyle \sum\limits _{k=1} ^{10} \frac{\log a _{k}}{k} = \log \mathrm{A}일 때, A\mathrm{A}의 값은? [5점] 365230\displaystyle \frac{3 ^{65}}{2 ^{30}}360225\displaystyle \frac{3 ^{60}}{2 ^{25}}265330\displaystyle \frac{2 ^{65}}{3 ^{30}}260325\displaystyle \frac{2 ^{60}}{3 ^{25}}360230\displaystyle \frac{3 ^{60}}{2 ^{30}}

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해설

98+9+92++9n=bn+1\displaystyle \frac{9}{8} + 9 + 9 ^{2} + \cdots + 9 ^{n} = b _{n + 1}라고 하면, bn+1=98+9+92++9n=98+98(9n1)=989n\displaystyle b _{n + 1} = \frac{9}{8} + 9 + 9 ^{2} + \cdots + 9 ^{n} = \frac{9}{8} + \frac{9}{8} ( 9 ^{n} - 1 ) = \frac{9}{8} 9 ^{n} 따라서 an=(98)n9n(n1)2=(98)n3n(n1)\displaystyle a _{n} = \left( \frac{9}{8} \right) ^{n} \cdot 9 ^{\frac{n ( n - 1 )}{2}} = \left( \frac{9}{8} \right) ^{n} 3 ^{n ( n - 1 )}=(98×3n1)n\displaystyle = \left( \frac{9}{8} \times 3 ^{n - 1} \right) ^{n} logann=log98×3n1=log3n+123\displaystyle \frac{\log a _{n}}{n} = \log \frac{9}{8} \times 3 ^{n - 1} = \log \frac{3 ^{n + 1}}{2 ^{3}} k=110logakk=k=110log3k+123=log365230\displaystyle \sum\limits _{k = 1} ^{10} \frac{\log a _{k}}{k} = \sum\limits _{k = 1} ^{10} \log \frac{3 ^{k + 1}}{2 ^{3}} = \log \frac{3 ^{65}}{2 ^{30}}이다. 그러므로 A=365230\displaystyle A = \frac{3 ^{65}}{2 ^{30}}이다.

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