대수수열의 합수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

사다리꼴 넓이 합

문제

그림과 같이 자연수 nn에 대하여 직선 x=n2x = n ^{2}이 곡선 y=x\displaystyle y = \sqrt{x}와 만나는 점을 An\mathrm{A} _{\mathit{n}}, xx축과 만나는 점을 Bn\mathrm{B} _{\mathit{n}}이라 하고, 직선 x=(n+1)2x = \left( n + 1 \right) ^{2}이 곡선 y=x\displaystyle y = \sqrt{x}와 만나는 점을 An+1\mathrm{A} _{\mathit{n} \mathrm{+} 1}, xx축과 만나는 점을 Bn+1\mathrm{B} _{\mathit{n} \mathrm{+} 1}이라 하자. 사각형 AnBnBn+1An+1\mathrm{A} _{\mathit{n}} B _{\mathit{n}} B _{\mathit{n} + 1} A _{\mathit{n} + 1}의 넓이를 SnS _{n}이라 할 때, n=110Sn\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{10} S _{n}의 값은? [4점]

An\mathrm{A} _{\mathit{n}} Bn\mathrm{B} _{\mathit{n}} An+1\mathrm{A} _{\mathit{n} \mathrm{+} 1} Bn+1\mathrm{B} _{\mathit{n} + 1} x=n2x = n ^{2} x=(n+1)2x = \left( n + 1 \right) ^{2} y=x\displaystyle y = \sqrt{x}

885885890890895895900900905905

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해설

[출제의도] 수열의 합을 이용하여 도형 문제 해결하기

An\mathrm{A} _{\mathit{n}} Bn\mathrm{B} _{\mathit{n}} An+1\mathrm{A} _{\mathit{n} \mathrm{+} 1} Bn+1\mathrm{B} _{\mathit{n} + 1} x=n2x = n ^{2} x=(n+1)2x = \left( n + 1 \right) ^{2} y=x\displaystyle y = \sqrt{x}

사각형 AnBnBn+1An+1\mathrm{A} _{\mathit{n}} B _{\mathit{n}} B _{\mathit{n} + 1} A _{\mathit{n} + 1}은 사다리꼴이므로 Sn=12×(n+n+1)×{(n+1)2n2}\displaystyle S _{n} = \frac{1}{2} \times \left( n + n + 1 \right) \times \left\{ \left( n + 1 \right) ^{2} - n ^{2} \right\}=12(2n+1)2\displaystyle = \frac{1}{2} \left( 2 n + 1 \right) ^{2} 이다. 따라서 n=110Sn=n=110(2n2+2n+12)=885\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{10} S _{n} = \sum\limits _{n = 1} ^{10} \left( 2 n ^{2} + 2 n + \frac{1}{2} \right) = 885이다.

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