대수수열의 합수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

x³/[x] 자연수 개수

문제

1x<101 \leq x < 10인 실수 xx에 대하여 x3[x]\displaystyle \frac{x ^{3}}{{\mathbf{[}} x \mathbf{]} _{} ^{}}의 값이 자연수가 되는 xx의 개수를 구하시오. (단, [x]{\mathbf{[}} x \mathbf{]}xx보다 크지 않은 최대의 정수이다.) [4점]

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해설

[x]=n{{\mathbf{[}} x \mathbf{]} _{} ^{}} = n 이라 두면 nx<n+1n \leq x < n + 1 n3x3<(n+1)3=n3+3n2+3n+1\rightarrow n ^{3} \leq x ^{3} < ( n + 1 ) ^{3} = n ^{3} + 3 n ^{2} + 3 n + 1 n2x3nn2+3n+3<n2+3n+3+1n\displaystyle \rightarrow n ^{2} \leq \frac{x ^{3}}{n} \leq n ^{2} + 3 n + 3 < n ^{2} + 3 n + 3 + \frac{1}{n} \therefore[x]=n{{\mathbf{[}} x \mathbf{]} _{} ^{}} = n일 때, x3[x]\displaystyle \frac{x ^{3}}{{\mathbf{[}} x \mathbf{]} _{} ^{}}가 자연수가 되는 xx는 총 n2+3n+3(n2)+1=3n+4n ^{2} + 3 n + 3 - ( n ^{2} ) + 1 = 3 n + 4개가 존재한다. 그런데 1x<101 \leq x < 10이므로 [x]{{\mathbf{[}} x \mathbf{]} _{} ^{}}값은 1[x]<101 \leq {{\mathbf{[}} x \mathbf{]} _{} ^{}} < 10이므로 1,2,,91 , 2 , \cdots , 9 까지 총 9개가 존재한다. \thereforexx의 개수=n=19(3n+4)=345+49=171\displaystyle = \sum\limits _{n=1} ^{9} \left( 3 n + 4 \right) = 3 \cdot 45 + 4 \cdot 9 = 171 cf) 만약 1x<9.51 \leq x < 9.5와 같이 주어졌다면 [x]=9{{\mathbf{[}} x \mathbf{]} _{} ^{}} = 9 되는 부분만 직접 나열하며 관찰하면 된다.

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