대수지수와 로그수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

실수 n제곱근 순서쌍

문제

다음은 1m<n101 \leq \left| m \right| < n \leq 10을 만족시키는 두 정수 mm, nn에 대하여 mmnn제곱근 중에서 실수인 것이 존재하도록 하는 순서쌍 (m,n)\left( m , n \right)의 개수를 구하는 과정이다.

(ⅰ) m>0m > 0인 경우 nn의 값에 관계없이 mmnn제곱근 중에서 실수인 것이 존재한다. 그러므로 m>0m > 0인 순서쌍 (m,n)\left( m , n \right)의 개수는 ()\square {( \text{가} )}이다.

(ⅱ) m<0m < 0인 경우 nn이 홀수이면 mmnn제곱근 중에서 실수인 것이 항상 존재한다. 한편, nn이 짝수이면 mmnn제곱근 중에서 실수인 것은 존재하지 않는다. 그러므로 m<0m < 0인 순서쌍 (m,n)\left( m , n \right)의 개수는 (){\square {( \text{나} )}}이다.

(ⅰ), (ⅱ)에 의하여 mmnn제곱근 중에서 실수인 것이 존재하도록 하는 순서쌍 (m,n)\left( m , n ) \right.의 개수는 ()+(){\square {( \text{가} ) ^{}}} + {\square {( \text{나} ) ^{}}}이다.

위의 (가), (나)에 알맞은 수를 각각 pp, qq라 할 때, p+qp + q의 값은? [4점] 70706565606055555050

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해설

[출제의도] 거듭제곱근의 성질을 이해하여 증명 과정을 추론한다. (ⅰ) m>0m > 0인 경우 nn의 값에 관계없이 mmnn제곱근 중에서 실수인 것이 존재한다. 그러므로 m>0m > 0인 순서쌍 (m,n)\left( m , n \right)의 개수는 10C2=45{\square {{}_{10} \mathrm{C} _{2} = 45 ^{}}}이다. (ⅱ) m<0m < 0인 경우 nn이 홀수이면 mmnn제곱근 중에서 실수인 것이 항상 존재한다. 한편, nn이 짝수이면 실수인 mmnn제곱근은 존재하지 않는다. 그러므로 m<0m < 0인 순서쌍 (m,n)\left( m , n \right)의 개수는 2+4+6+8=20{\square {2 + 4 + 6 + 8 = 20 ^{}}}이다. (ⅰ), (ⅱ)에 의하여 mmnn제곱근 중에서 실수인 것이 존재하도록 하는 순서쌍 (m,n)\left( m , n ) \right.의 개수는 45+20{\square {45 ^{}}} + {\square {20 ^{}}}이다. 따라서 (가), (나)에 알맞은 수는 각각 4545, 2020이고 p+q=65p + q = 65

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