【실전모의고사 4회 문제 2】 예시 답안 및 단계별 정해
[출제개념 : 원소의 합과 부분집합 수열, 지수함수의 최댓값·최솟값 (수학, 수학I)]
[출처: 교과서 DB 연계 (DB: ALG_Ch01_02) PDF p.3 탐구 11542 변형 | 성취기준: 12대수03-05, 12대수01-06]
(1) 첫째 합 (12점): 두 근은 \(n, n+1\)이므로 \(\alpha_n\beta_n = n(n+1)\)이다. 따라서
\[
\sum_{n=1}^{20} \left(\frac{1}{n} - \frac{1}{n+1}\right) = 1 - \frac{1}{21} = \frac{20}{21} \quad [12\text{점}]
\]
(2) 둘째 합 (13점): 유리화하면 \(\sqrt{n+1} - \sqrt{n}\)이므로 \(\sum_{n=1}^{15} (\sqrt{n+1} - \sqrt{n}) = \sqrt{16} - 1 = 3\)이다 [13점].
답: (1) \(\dfrac{20}{21}\) (2) \(3\)
(1) 치환 (12점): 산술·기하평균에 의해 \(t = 2^x + 2^{-x} \ge 2\)이고, \(4^x + 4^{-x} = t^2 - 2\)이므로 \(h(t) = t^2 - 2at + 3 = (t - a)^2 + 3 - a^2\) (\(t \ge 2\))이다 [12점].
(2) \(g(1), g(3)\) 계산 (13점): \(a = 1 < 2\)일 때는 \(t = 2\)에서 최소이므로 \(g(1) = h(2) = 4 - 4 + 3 = 3\)이다 [6점].
\(a = 3 \ge 2\)일 때는 꼭짓점 \(t = 3\)에서 최소이므로 \(g(3) = h(3) = 3 - 9 = -6\)이다 [7점].
답: (1) \(t \ge 2,\ h(t) = t^2 - 2at + 3\) (2) \(g(1) = 3,\ g(3) = -6\)