문제 1
거듭제곱근의 실수 개수와 상용로그의 정수·소수 부분 [총 25점]
[출처: 교과서 본문 대수 Ⅰ-1. 지수와 로그 (DB: ALG_Ch01_01) PDF p.2 유제 6 변형 | 성취기준: 12대수01-01, 12대수01-04]
[제시문]
(가) 실수 $a$와 $2$ 이상의 자연수 $n$에 대하여 $n$제곱하여 $a$가 되는 실수, 즉 방정식 $x^n = a$의 실근의 개수를 $R(a, n)$이라 하자. $n$이 홀수이면 $a$의 부호에 관계없이 $R(a, n) = 1$이고, $n$이 짝수이면 $a > 0$일 때 $2$, $a = 0$일 때 $1$, $a < 0$일 때 $0$이다.
(나) 자연수 $k$ ($1 \le k \le 12$)에 대하여 수열 $c_k = k^2 - 8k + 12$로 정의한다.
(다) 양수 $N$에 대하여 $\log_2 N$의 정수 부분을 $m$, 소수 부분을 $\alpha$ ($0 \le \alpha < 1$)라 할 때, $m = \sum_{k=1}^{10} R(c_k, k+1)$이고 $2^\alpha = \dfrac{5}{4}$이다.
[1-1]
제시문 (나)에서 $c_k > 0$, $c_k = 0$, $c_k < 0$을 만족시키는 자연수 $k$ ($1 \le k \le 10$)의 집합을 각각 구하시오. [7점]
[1-2]
제시문 (가)와 [1-1]의 결과를 이용하여 합 $m = \sum_{k=1}^{10} R(c_k, k+1)$의 값을 구하시오. [8점]
[1-3]
제시문 (다)의 양수 $N$의 값을 구하고, $\log_{10} N$을 $\log_{10} 2 = p$, $\log_{10} 5 = q$에 대한 식으로 나타내시오. [10점]