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

연립 점화식 극한

문제

수렴하는 두 수열 an,bna _{n} , b _{n}

an+1=12bn+32\displaystyle a _{n+1} = - \frac{1}{2} b _{n} + \frac{3}{2}(n=1,2,3,)( n = 1 , 2 , 3 , \cdots )
bn+1=12an+32\displaystyle b _{n+1} = - \frac{1}{2} a _{n} + \frac{3}{2}

을 만족시킬 때, <보기>에서 옳은 것을 모두 고른 것은? [4점]

<보 기>
ㄱ. a1=b1a _{1} = b _{1}일 때, an=bna _{n} = b _{n} ㄴ. a1=0a _{1} = 0, b1=1b _{1} = 1일 때, an+1>ana _{n+1} > a _{n} ㄷ. limnan=limnbn=1\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {a _{n} = \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {b _{n}}} = 1

ㄱ, ㄷㄴ, ㄷㄱ, ㄴ, ㄷ

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해설

ㄱ. an+1=12bn+32\displaystyle a _{n + 1} = - \frac{1}{2} b _{n} + \frac{3}{2} bn+1=12an+32\displaystyle b _{n + 1} = - \frac{1}{2} a _{n} + \frac{3}{2} 각 변을 빼면 an+1bn+1=12(anbn)\displaystyle a _{n + 1} - b _{n + 1} = \frac{1}{2} ( a _{n} - b _{n} ) \therefore anbn=(a1b1)(12)n1\displaystyle a _{n} - b _{n} = ( a _{1} - b _{1} ) \left( \frac{1}{2} \right) ^{n - 1} ----㉠ 이 때, a1=b1a _{1} = b _{1}이므로 anbn=0a _{n} - b _{n} = 0 \therefore an=bna _{n} = b _{n} (참) ㄴ. a1=0a _{1} = 0 , b1=1b _{1} = 1이므로 a2=12b1+32=1\displaystyle a _{2} = - \frac{1}{2} b _{1} + \frac{3}{2} = 1 b2=12a1+32\displaystyle b _{2} = - \frac{1}{2} a _{1} + \frac{3}{2}=32\displaystyle = \frac{3}{2}이므로 a3=12b2+32=34\displaystyle a _{3} = - \frac{1}{2} b _{2} + \frac{3}{2} = \frac{3}{4} 이 때, a2>a3a _{2} > a _{3}이므로 옳지 않다. (거짓) ㄷ. limnan=α\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {a _{n}} = \alpha, limn\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {}bn=βb _{n} = \beta라 하고 각 변에 극한값을 취하면 limnan+1=12limnbn+32\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {a _{n + 1}} = - \frac{1}{2} \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {} b _{n} + \frac{3}{2} α=12β+32\displaystyle \alpha = - \frac{1}{2} \beta + \frac{3}{2} -----㉠ limnbn+1=12limnan+32\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {b _{n + 1}} = - \frac{1}{2} \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {} a _{n} + \frac{3}{2} β=12α+32\displaystyle \beta = - \frac{1}{2} \alpha + \frac{3}{2} ----㉡ ㉠과 ㉡을 연립하여 풀면 α=β=1\alpha = \beta = 1 (참) 따라서, 보기 중 옳은 것은 ㄱ, ㄷ이다.

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