대수수학적 귀납법수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

수열 일반항 빈칸

문제

모든 항이 양수인 수열 {an}\left\{ a _{n} \right\}a1=1a _{1} = 1이고, n(n+2)an+12=k=1nak2\displaystyle n \left( n + 2 \right) a _{n + 1} ^{2} = \sum\limits _{k = 1} ^{n} a _{k} ^{2} (n1)\left( n \geq 1 \right) 을 만족시킨다. 다음은 일반항 ana _{n}을 구하는 과정의 일부이다.

an2=bna _{n} ^{2} = b _{n}, k=1nak2=Sn\displaystyle \sum\limits _{k = 1} ^{n} a _{k} ^{2} = S _{n}이라 하면 b1=1b _{1} = 1, n(n+2)bn+1=Snn \left( n + 2 \right) b _{n + 1} = S _{n} bn=SnSn1b _{n} = S _{n} - S _{n - 1}(n2)\left( n \geq 2 \right)이고, b1=1b _{1} = 1, b2=13\displaystyle b _{2} = \frac{1}{3}이므로 모든 자연수 nn에 대하여 bn+1=()×bnb _{n + 1} = \square {\left( \text{가} \right) _{} ^{{} ^{}}} \times b _{n} ()\cdots \cdots \left( * \right) ()\left( * \right)nn11, 22, 33, \cdots, n1n - 1을 차례로 대입하여 얻어진 (n1)\left( n - 1 \right)개의 등식을 변끼리 곱하여 정리하면 22 이상의 자연수 nn에 대하여 bn=()b _{n} = \square {( \text{나} ) _{} ^{{} ^{}}} \vdots

위의 (가), (나)에 알맞은 식을 각각 f(n)f \left( n \right), g(n)g \left( n \right)이라 할 때, f(11)g(12)\displaystyle \frac{f \left( 11 \right)}{g \left( 12 \right)}의 값은? [4점] 66666767686869697070

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해설

[출제의도] 수열의 귀납적 정의를 이해하여 추론하기 n(n+2)bn+1=Snn \left( n + 2 \right) b _{n + 1} = S _{n}n=1n = 1을 대입하면 3b2=S13 b _{2} = S _{1}이므로 b2=13\displaystyle b _{2} = \frac{1}{3} bn=SnSn1(n2)b _{n} = S _{n} - S _{n - 1} \left( n \geq 2 \right)이므로 bn=n(n+2)bn+1(n1)(n+1)bnb _{n} = n \left( n + 2 \right) b _{n + 1} - \left( n - 1 \right) \left( n + 1 \right) b _{n} bn+1=nn+2×bn(n2)\displaystyle \therefore b _{n + 1} = \frac{n}{n + 2} \times b _{n} \left( n \geq 2 \right)\cdots \cdots \text{㉠} 이때, b1=1b _{1} = 1이고 b2=13\displaystyle b _{2} = \frac{1}{3}이므로 \text{㉠}n=1n = 1인 경우에도 성립한다. 그러므로 모든 자연수 nn에 대하여 bn+1=nn+2×bn\displaystyle b _{n + 1} = \square {\frac{n}{n + 2}} \times b _{n} ()\cdots \cdots \left( * \right) ()\left( * \right)nn11, 22, 33, \cdots, n1n - 1을 차례로 대입하여 얻어진 (n1)\left( n - 1 \right)개의 등식을 변끼리 곱하면 bn=13×24×35\displaystyle b _{n} = \frac{1}{3} \times \frac{2}{4} \times \frac{3}{5}××n2n×n1n+1b1\displaystyle \times \cdots \times \frac{n - 2}{n} \times \frac{n - 1}{n + 1} b _{1} 22이상의 자연수 nn에 대하여 bn=2n(n+1)\displaystyle b _{n} = \square {\frac{2}{n ( n + 1 )}} 따라서 f(n)=nn+2\displaystyle f \left( n \right) = \frac{n}{n + 2}, g(n)=2n(n+1)\displaystyle g \left( n \right) = \frac{2}{n ( n + 1 )}이므로 f(11)g(12)=66\displaystyle \frac{f \left( 11 \right)}{g \left( 12 \right)} = 66

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