공통수학2집합수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

실근 집합과 원소 개수 최대

문제

두 방정식 P(x)=0,Q(x)=0P ( x ) = 0 , Q ( x ) = 0의 서로 다른 실근의 개수는 각각 77개, 99개이고, 집합 A={(x,y)P(x)Q(y)=0이고Q(x)P(y)=0,A = \left\{ ( x , y ) | P ( x ) Q ( y ) = 0 \text{이고} Q ( x ) P ( y ) = 0 , \right.xy는실수}\left. x \text{와} y \text{는} \text{실수} \right\} 는 무한집합이다. 집합 AA의 부분집합 B={(x,y)(x,y)A이고x=y}B = \left\{ ( x , y ) | ( x , y ) \in A \text{이고} x = y \right\}의 원소의 개수를 n(B)n ( B )라고 하면 이것은 P(x),Q(x)P ( x ) , Q ( x )에 따라 변한다. n(B)n ( B )의 최댓값을 구하라. [4점]

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1515

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해설

P={xP(x)=0},Q={xQ(x)=0}P = \left\{ x | P ( x ) = 0 \right\} , Q = \left\{ x | Q ( x ) = 0 \right\}라 하면 B={(x,y)(x,y)A이고x=y}B = \left\{ ( x , y ) | ( x , y ) \in A \text{이고} x = y \right\} ={(x,y)P(x)Q(x)=0}= \left\{ ( x , y ) | P ( x ) Q ( x ) = 0 \right\} n(B)=n(PQ)\therefore n ( B ) = n ( P \cup Q )=n(P)+n(Q)n(PQ)= n ( P ) + n ( Q ) - n ( P \cap Q ) =7+9n(PQ)= 7 + 9 - n ( P \cap Q )=16n(PQ)= 16 - n ( P \cap Q ) \cdots \cdots \text{㉠} 그런데 n(PQ)=0n ( P \cap Q ) = 0 즉, PQ=ϕP \cap Q = \phi이면 A=ϕA = \phi이므로 n(PQ)1n ( P \cap Q ) \geq 1 따라서, ㉠에서 n(PQ)=1n ( P \cap Q ) = 1일 때, n(B)n ( B )의 최댓값은 1515이다.

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