대수등차수열과 등비수열수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

세 원판 등차수열 합

문제

다음과 같은 등차수열 {an},{bn},{cn}\left\{ a _{n} \right\} , \left\{ b _{n} \right\} , \left\{ c _{n} \right\}이 있다.

◦ 수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}은 첫째항 a1a _{1}55이고 공차는 22이다. ◦ 수열 {bn}\left\{ b _{n} \right\}은 첫째항 b1b _{1}22이고 공차는 33이다. ◦ 수열 {cn}\left\{ c _{n} \right\}은 첫째항 c1c _{1}2828이고 공차는 2- 2이다.

aia _{i}( i=1,2,,12i = 1 , 2 , \cdots , 12), bjb _{j}( j=1,2,,12j = 1 , 2 , \cdots , 12), ckc _{k}( k=1,2,,12k = 1 , 2 , \cdots , 12) 가 시계방향 순서대로 적혀 있는 크기가 서로 다른 세 개의 원판이 있다. 각각의 원판은 같은 중심을 축으로 자유롭게 따로따로 회전하도록 되어 있으며, 세 개의 원판이 회전하다가 모두 멈추었을 때는 수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}, {bn}\left\{ b _{n} \right\}, {cn}\left\{ c _{n} \right\}의 각각의 항을 구분하는 직선들은 반드시 일직선상에 놓이게 된다고 하자. 그림은 세 개의 원판이 모두 멈추었을 때, 세 개의 항 a2a _{2}, b7b _{7}, c3c _{3}이 일렬로 놓인 경우의 예이다.

위의 세 개의 원판들이 회전하다가 모두 멈추었을 때, 세 개의 항 a3a _{3}, b2b _{2}, c12c _{12}가 일렬로 놓였다면, 일렬로 놓인 세 개의 항 aia _{i}, bjb _{j}, ckc _{k}의 합 ai+bj+cka _{i} + b _{j} + c _{k}의 최솟값은? [4점] 10101212151517171919

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해설

[출제의도] 등차수열을 이용하여 문제 해결하기 세 개의 항 a3,b2,c12a _{3} , b _{2} , c _{12}가 일렬로 놓여 있을 때 a3,b2,c12a _{3} , b _{2} , c _{12}를 기준으로 시계방향 순서대로 수열{an}\left\{ a _{n} \right\},{bn}\left\{ b _{n} \right\}, {cn}\left\{ c _{n} \right\}을 배열하면 아래 표와 같다.

a3a _{3}a4a _{4}a5a _{5}a6a _{6}a7a _{7}a8a _{8}a9a _{9}a10a _{10}a11a _{11}a12a _{12}a1a _{1}a2a _{2}
b2b _{2}b3b _{3}b4b _{4}b5b _{5}b6b _{6}b7b _{7}b8b _{8}b9b _{9}b10b _{10}b11b _{11}b12b _{12}b1b _{1}
c12c _{12}c1c _{1}c2c _{2}c3c _{3}c4c _{4}c5c _{5}c6c _{6}c7c _{7}c8c _{8}c9c _{9}c10c _{10}c11c _{11}
d1d _{1}d2d _{2}d3d _{3}d4d _{4}d5d _{5}d6d _{6}d7d _{7}d8d _{8}d9d _{9}d10d _{10}d11d _{11}d12d _{12}

각 열의 합을 차례로 d1,d2,,d12d _{1} , d _{2} , \cdots , d _{12}라 할 때, d2d _{2}부터 d10d _{10}까지는 첫째항이 4747이고 공차가 33인 등차수열이므로 최솟값은 d2=47d _{2} = 47이다. 또한, d1,d11,d12d _{1} , d _{11} , d _{12}는 등차수열이 아니므로 d1,d11,d12d _{1} , d _{11} , d _{12}의 값을 구하면 d1=20,d11=50,d12=17d _{1} = 20 , d _{11} = 50 , d _{12} = 17이다. 따라서, 일렬로 놓인 세 개의 항 ai,bj,cka _{i} , b _{j} , c _{k}의 합 ai+bj+cka _{i} + b _{j} + c _{k}의 최솟값은 1717

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