미적분Ⅱ수열의 극한수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

원 밖 삼각형 넓이 극한

문제

그림과 같이 자연수 nn에 대하여 좌표평면 위의 원 x2+y2=nx ^{2} + y ^{2} = nCnC _{n}이라 하고, 직선 y=3x\displaystyle y = \sqrt{3} x 위의 점 중에서 원점 O\mathrm{O}로부터 거리가 n+2n + 2인 점을 Pn\mathrm{P} _{\mathit{n}}, 점 Pn\mathrm{P} _{\mathit{n}}에서 xx축에 내린 수선의 발을 Qn\mathrm{Q} _{\mathit{n}}이라 하자. 삼각형 PnOQn\mathrm{P} _{\mathit{n}} OQ _{\mathit{n}}의 내부와 원 CnC _{n}의 외부의 공통부분의 넓이를 SnS _{n}이라 하자. limnn2Sn=a\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {\frac{n ^{2}}{S _{n}}} = a일 때, 3a23 a ^{2}의 값을 구하시오. (단, 점 Pn\mathrm{P} _{\mathit{n}}은 제11사분면 위의 점이다.) [4점]

정답 보기
64

자료 내려받기

아직 올라온 파일이 없습니다.

해설

[출제의도] 무한수열의 극한을 활용하여 문제해결하기 직각삼각형 PnOQn\mathrm{P} _{\mathit{n}} \mathrm{OQ} _{\mathit{n}}에서 PnOQn=π3\displaystyle \mathrm{\angle} P _{\mathit{n}} OQ _{\mathit{n}} = \frac{\pi}{3}이고 OPn=n+2\displaystyle \mathrm{\overline{OP _{\mathit{n}}}} = \mathit{n} + 2이므로 OQn=12(n+2)\displaystyle \mathrm{\overline{OQ _{\mathit{n}}}} = \frac{\mathit{1}}{2} \left( n + 2 \right), PnQn=32(n+2)\displaystyle \mathrm{\overline{P _{\mathit{n}} Q _{\mathit{n}}}} = \frac{\mathit{\sqrt{3}}}{2} \left( n + 2 \right) PnOQn=12×OQn×PnQn=3(n+2)28\displaystyle \triangle \mathrm{P} _{\mathit{n}} \mathrm{OQ} _{\mathit{n}} = \frac{1}{2} \times {\overline{\mathrm{O} _{\mathit{}} \mathrm{Q} _{\mathit{n}} \mathit{}}} \times {\overline{\mathrm{P} _{\mathit{n}} \mathrm{Q} _{\mathit{n}} \mathit{}}} = \frac{\mathit{\sqrt{3} \left( n + 2 \right) ^{2}}}{8} SnS _{n}PnOQn\triangle \mathrm{P} _{\mathit{n}} \mathrm{OQ} _{\mathit{n}}의 넓이에서 원 CnC _{n}의 넓이의 16\displaystyle \frac{1}{6}을 빼면 된다. \therefore Sn=3(n+2)28nπ6\displaystyle S _{n} = \frac{\sqrt{3} \left( n + 2 \right) ^{2}}{8} - \frac{n \pi}{6} limnn2Sn=limnn23(n+2)28nπ6=83=a\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {\frac{n ^{2}}{S _{n}}} = \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {\frac{n ^{2}}{\frac{\sqrt{3} \left( n + 2 \right) ^{2}}{8} - \frac{n \pi}{6}} = \frac{8}{\sqrt{3}}} = a 따라서 3a2=643 a ^{2} = 64

태그

비슷한 문제 더 보기

← 전체 문제 목록으로