문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅱ · 수열의 극한

수열의 극한 전체 문제

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15문제 · 1 / 1쪽

1.OpenStax 2권 · 5.1절 · 7번우리말 풀이

첫째항이 a1=−3a_1=-3 이고 n≥1n\ge1 에서 an+1−an=4a_{n+1}-a_n=4 를 만족하는 등차수열의 nn 번째 항 ana_n 의 식을 구하세요.

영어 원문 보기

Find a formula an{a}_{n} for the nthn\text{th} term of the arithmetic sequence whose first term is a1=−3{a}_{1}=-3 such that an+1−an=4{a}_{n+1}-{a}_{n}=4 for n≥1.n\ge 1.

풀이 보기

이웃한 항의 차가 일정하면 등차수열이고, 일반항은 an=a1+(n−1)da_n=a_1+(n-1)d 예요.

  1. 1

    수열의 종류를 알아봐요. an+1−an=4a_{n+1}-a_n=4 로 차가 일정하니 공차 d=4d=4 인 등차수열이에요.

  2. 2

    일반항 공식에 넣어요. an=a1+(n−1)d=−3+4(n−1)=4n−7a_n=a_1+(n-1)d=-3+4(n-1)=4n-7

  3. 3

    확인해요. a1=4−7=−3a_1=4-7=-3, a2=1a_2=1, a3=5a_3=5 로 차가 44 씩이에요.

답

an=4n−7a_n=4n-7

자주 하는 실수

(n−1)(n-1) 대신 nn 을 곱해 an=4n−3a_n=4n-3 으로 쓰는 실수가 있어요.

원본 교재 풀이(영어)

an=4n−7{a}_{n}=4n-7

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.1절 · 63번
# 수열의 수렴과 발산계산기본
2.OpenStax 2권 · 5.1절 · 15번우리말 풀이

다음과 같이 점화식으로 정의된 수열에 대하여, nn 번째 항 ana_n 을 an=f(n)a_n=f(n) 으로 나타내는 함수 f(n)f(n) 을 구하세요.

a1=2a_1=2 이고 n≥1n\ge1 에서 an+1=2ana_{n+1}=2a_n

영어 원문 보기

Find a function f(n)f(n) that identifies the nthn\text{th} term an{a}_{n} of the following recursively defined sequences, as an=f(n).{a}_{n}=f(n).

a1=2{a}_{1}=2 and an+1=2an{a}_{n+1}=2{a}_{n} for n≥1n\ge 1

답 쓰고 채점
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an+1=2ana_{n+1}=2a_n 은 "앞 항에 2를 곱한다"는 뜻이니 공비가 2인 등비수열이에요.

  1. 1

    몇 개 항을 직접 써 봐요. a1=2a_1=2, a2=2⋅2=4a_2=2\cdot2=4, a3=2⋅4=8a_3=2\cdot4=8, a4=16a_4=16 이에요. 모두 2의 거듭제곱이에요.

  2. 2

    등비수열의 일반항 공식을 써요. 첫째항 a1=2a_1=2, 공비 r=2r=2 이므로 an=a1 r n−1=2⋅2 n−1=2 na_n=a_1\,r^{\,n-1}=2\cdot2^{\,n-1}=2^{\,n}

  3. 3

    확인해요. an+1=2n+1=2⋅2n=2ana_{n+1}=2^{n+1}=2\cdot2^n=2a_n 이고 a1=21=2a_1=2^1=2 이므로 조건을 모두 만족해요.

답

f(n)=2nf(n)=2^{n}

자주 하는 실수

공비를 곱하는 횟수가 n−1n-1 번인데 nn 번으로 세어 2n+12^{n+1} 이라고 쓰는 실수가 있어요.

원본 교재 풀이(영어)

f(n)=2nf(n)={2}^{n}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.1절 · 39번
# 수열의 수렴과 발산계산기본
3.OpenStax 2권 · 5.1절 · 23번우리말 풀이

lim⁡n→∞an=1\lim_{n\to\infty}a_n=1, lim⁡n→∞bn=−1\lim_{n\to\infty}b_n=-1 이고 모든 nn 에서 0<−bn<an0<-b_n<a_n 이라고 합시다. 다음 각 극한을 구하거나, 극한이 존재하지 않는다고 하거나, 극한이 존재하는지 판단하기에 정보가 부족하다고 답하세요.

lim⁡n→∞(3an−4bn)\displaystyle\lim_{n\to\infty}(3a_n-4b_n)

영어 원문 보기

Suppose that lim⁡n→∞an=1,\lim_{n\to \infty }{a}_{n}=1, lim⁡n→∞bn=−1,\lim_{n\to \infty }{b}_{n}=-1, and 0<−bn<an0<-{b}_{n}<{a}_{n} for all n.n. Evaluate each of the following limits, or state that the limit does not exist, or state that there is not enough information to determine whether the limit exists.

lim⁡n→∞(3an−4bn)\lim_{n\to \infty }(3{a}_{n}-4{b}_{n})

답 쓰고 채점
풀이 보기

두 수열이 각각 수렴하면, 합·차·상수배의 극한은 극한값끼리 계산하면 돼요.

  1. 1

    극한의 성질을 떠올려요. lim⁡an\lim a_n 과 lim⁡bn\lim b_n 이 모두 존재하면 lim⁡(pan+qbn)=plim⁡an+qlim⁡bn\lim(pa_n+qb_n)=p\lim a_n+q\lim b_n 이에요.

  2. 2

    값을 넣어요. lim⁡n→∞(3an−4bn)=3⋅1−4⋅(−1)=3+4=7\lim_{n\to\infty}(3a_n-4b_n)=3\cdot1-4\cdot(-1)=3+4=7

  3. 3

    조건 0<−bn<an0<-b_n<a_n 는 이 문제에서 쓰이지 않아요. 다른 소문항(예: 비의 극한)에서 쓰이는 조건이에요.

답

77

자주 하는 실수

−4bn-4b_n 의 부호를 놓쳐 3−4=−13-4=-1 로 계산하는 실수가 있어요.

원본 교재 풀이(영어)

77

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.1절 · 47번
# 수열의 극한값 계산계산기본
4.OpenStax 2권 · 5.2절 · 3번우리말 풀이

시그마 기호를 써서 다음 식을 무한급수로 나타내세요.

1−12+13−14+⋯1-\dfrac12+\dfrac13-\dfrac14+\cdots

영어 원문 보기

Using sigma notation, write the following expressions as infinite series.

1−12+13−14+...1-\frac{1}{2}+\frac{1}{3}-\frac{1}{4}+...

풀이 보기

분모의 규칙과 부호의 규칙을 따로 찾아 곱해요.

  1. 1

    분모를 봐요. 1,2,3,4,…1,2,3,4,\ldots 이므로 nn 번째 항의 크기는 1n\dfrac1n 이에요.

  2. 2

    부호를 봐요. +,−,+,−,…+,-,+,-,\ldots 로 번갈아 바뀌어요. 첫 항이 ++ 이므로 n=1n=1 에서 +1+1 이 되도록 (−1)n−1(-1)^{n-1} 을 써요(n=2n=2 면 −1-1).

  3. 3

    합쳐서 써요. 1−12+13−14+⋯=∑n=1∞(−1)n−1n1-\frac12+\frac13-\frac14+\cdots=\sum_{n=1}^{\infty}\frac{(-1)^{n-1}}{n}

답

∑n=1∞(−1)n−1n\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty}\frac{(-1)^{n-1}}{n}

자주 하는 실수

부호를 (−1)n(-1)^n 으로 써서 첫 항이 −1-1 이 되는 실수가 있어요.

원본 교재 풀이(영어)

∑n=1∞(−1)n−1n\sum_{n=1}^{\infty }\frac{{(-1)}^{n-1}}{n}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 8.2절 · 47번
# 급수의 수렴과 발산계산기본
5.OpenStax 2권 · 5.2절 · 7번우리말 풀이

다음과 같이 n=1n=1 부터 시작하는 급수의 nn 번째 항이 ana_n 일 때, 처음 네 개의 부분합 S1,…,S4S_1,\ldots,S_4 를 구하세요.

an=sin⁡(nπ/2)a_n=\sin(n\pi/2)

영어 원문 보기

Compute the first four partial sums S1,…,S4{S}_{1},\ldots ,{S}_{4} for the series having nthn\text{th} term an{a}_{n} starting with n=1n=1 as follows.

an=sin⁡(nπ/2){a}_{n}=\sin (n\pi /2)

답 쓰고 채점
풀이 보기

부분합 SkS_k 는 처음 kk 개의 항을 더한 값이에요.

  1. 1

    각 항을 구해요. sin⁡π2=1\sin\frac{\pi}{2}=1, sin⁡π=0\sin\pi=0, sin⁡3π2=−1\sin\frac{3\pi}{2}=-1, sin⁡2π=0\sin2\pi=0 이므로 a1=1, a2=0, a3=−1, a4=0a_1=1,\ a_2=0,\ a_3=-1,\ a_4=0 이에요.

  2. 2

    차례로 더해요. S1=1,S2=1+0=1,S3=1+0+(−1)=0,S4=0+0=0S_1=1,\quad S_2=1+0=1,\quad S_3=1+0+(-1)=0,\quad S_4=0+0=0

답

S1=1, S2=1, S3=0, S4=0S_1=1,\ S_2=1,\ S_3=0,\ S_4=0

자주 하는 실수

부분합을 항 자체와 혼동해 S3=−1S_3=-1 처럼 쓰는 실수가 있어요(부분합은 누적한 합이에요).

원본 교재 풀이(영어)

1,1,0,01,1,0,0

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.2절 · 3번
# 급수의 수렴과 발산계산기본
6.OpenStax 2권 · 5.2절 · 25번우리말 풀이

주어진 급수가 수렴하는지 말하고, 그 이유를 설명하세요.

1+πe2+π2e4+π3e6+π4e8+⋯1+\dfrac{\pi}{e^{2}}+\dfrac{\pi^{2}}{e^{4}}+\dfrac{\pi^{3}}{e^{6}}+\dfrac{\pi^{4}}{e^{8}}+\cdots

영어 원문 보기

State whether the given series converges and explain why.

1+πe2+π2e4+π3e6+π4e8+⋯1+\frac{\pi }{{e}^{2}}+\frac{{\pi }^{2}}{{e}^{4}}+\frac{{\pi }^{3}}{{e}^{6}}+\frac{{\pi }^{4}}{{e}^{8}}+\cdots

풀이 보기

이웃한 항의 비가 일정하면 등비급수이고, 공비의 절댓값이 1보다 작으면 수렴해요.

  1. 1

    규칙을 찾아요. 항을 1, πe2, (πe2)2, (πe2)3, …1,\ \dfrac{\pi}{e^2},\ \left(\dfrac{\pi}{e^2}\right)^2,\ \left(\dfrac{\pi}{e^2}\right)^3,\ \ldots 로 쓸 수 있어요. 앞 항에 πe2\dfrac{\pi}{e^2} 를 곱하니 첫째항 11, 공비 r=πe2r=\dfrac{\pi}{e^2} 인 등비급수예요.

  2. 2

    공비의 크기를 비교해요. π≈3.14\pi\approx3.14, e2≈7.39e^2\approx7.39 이므로 r≈0.43<1r\approx0.43<1 이에요.

  3. 3

    결론을 내려요. ∣r∣<1|r|<1 인 등비급수는 수렴하고, 그 합은 11−r=e2e2−π≈1.74\dfrac{1}{1-r}=\dfrac{e^2}{e^2-\pi}\approx1.74 예요.

답

수렴한다. (공비 r=π/e2≈0.43<1r=\pi/e^2\approx0.43<1 인 등비급수)

자주 하는 실수

π>e\pi>e 라서 π/e2\pi/e^2 도 1보다 크다고 착각하는 실수가 있어요(분모가 e2e^2 임에 주의).

원본 교재 풀이(영어)

convergent geometric series, r=π/e2<1r=\pi /{e}^{2}<1

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.2절 · 61번
# 등비급수개념 확인기본
7.CLP-2 · 3.1절 · 1번우리말 번역

수열이 그림에 나타난 대로 계속된다고 가정하고, 각 수열의 그래프로부터 수열의 극한을 어림하세요.

그림

그림

그림

영어 원문 보기

Assuming the sequences continue as shown, estimate the limit of each sequence from its graph.

figure

figure

figure

정답·풀이 보기

(a) 수열의 값이 -2에 점점 더 가까워지는 것으로 보이므로, 이 수열의 극한을 -2로 추측한다.

(b) 전체적으로 수열의 값이 0에 매우 가까워지는 것으로 보이므로, 이 수열의 극한을 0으로 어림한다. 수열의 부호가 바뀌거나, 값이 0에서 때로는 더 멀어지고 때로는 더 가까워지는 것은 상관없다.

(c) 이 극한은 존재하지 않는다. 수열이 어떤 때는 0이고 어떤 때는 -2이며, 어느 한 값에 일관되게 매우 가까이 머물지 않는다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) The values of the sequence seem to be getting closer and closer to -2, so we guess the limit of this sequence is -2.

(b) Overall, the values of the sequence seem to be getting extremely close to 0, so we approximate the limit of this sequence as 0. It doesn't matter that the sequence changes signs, or that the numbers are sometimes farther from 0, sometimes closer.

(c) This limit does not exist. The sequence is sometimes 0, sometimes -2, and not consistently staying extremely near to either one.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.1절 · 2번
# 수열의 수렴과 발산그래프·표 해석기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
8.CLP-2 · 3.1절 · 2번우리말 번역

ana_n 과 bnb_n 이 수열이고, 모든 n≥100n \geq 100 에 대해 an=bna_n=b_n 이지만 n<100n < 100 에서는 an≠bna_n \neq b_n 이라고 하자.

lim⁡n→∞an=lim⁡n→∞bn\displaystyle\lim_{n \to \infty} a_n = \lim_{n \to \infty} b_n 은 참인지 거짓인지 답하세요.

영어 원문 보기

Suppose ana_n and bnb_n are sequences, and an=bna_n=b_n for all n≥100n \geq 100, but an≠bna_n \neq b_n for n<100n < 100.

True or false: lim⁡n→∞an=lim⁡n→∞bn\displaystyle\lim_{n \to \infty} a_n = \lim_{n \to \infty} b_n.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

참이다. 수열의 끝부분의 거동을 생각하면 되는데, 이는 처음 유한 개의 항에 의존하지 않는다.

원본 교재 풀이(영어)

True. We consider the end behaviour of the sequences, which does not depend on any finite number of terms at their beginning.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.1절 · 9번
# 수열의 수렴과 발산개념 확인기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
9.CLP-2 · 3.1절 · 4번우리말 번역

다음 성질을 만족하는 수열 {an}n=1∞\{a_n\}_{n=1}^{\infty} 의 예를 하나 드세요.

  • n≤1000n \leq 1000 인 모든 nn 에 대해 an>1000a_n>1000,
  • 모든 nn 에 대해 an+1<ana_{n+1}<a_n, 그리고
  • lim⁡n→∞an=−2\lim\limits_{n \to \infty} a_n = -2
영어 원문 보기

Give an example of a sequence {an}n=1∞\{a_n\}_{n=1}^{\infty} with the following properties:

  • an>1000a_n>1000 for all n≤1000n \leq 1000,
  • an+1<ana_{n+1}<a_n for all nn, and
  • lim⁡n→∞an=−2\lim\limits_{n \to \infty} a_n = -2
정답·풀이 보기

가능한 답은 많다. 그중 하나는 다음과 같다. an={3000−n 만일 n≤1000−2+1n 만일 n>1000a_n = \begin{cases} 3000-n & \text{ 만일 }n \leq 1000\\ -2+\frac{1}{n} & \text{ 만일 }n > 1000 \end{cases} 여기서는 1000번째 항을 기준으로 앞뒤의 모양이 다른 급수를 잡았다. 모든 항이 바로 앞의 항보다 작음에 주목한다.

원하는 성질을 갖는 또 다른 수열은 다음과 같다. an=1,002,001n−2a_n=\frac{1,002,001}{n}-2 n≤1000n \leq 1000 일 때, an≥1,002,0011000−2>1,002,0001,000−2=1000a_n \geq \frac{1,002,001}{1000}-2>\frac{1,002,000}{1,000}-2=1000 이다. 즉, n≤1000n \le 1000 일 때 an>1000a_n>1000 이다. nn 이 커질수록 ana_n 은 작아지므로 모든 nn 에 대해 an+1<ana_{n+1}<a_n 이다. 마지막으로 lim⁡n→∞an=0−2=−2\lim\limits_{n \to \infty} a_n = 0-2=-2 이다.

원본 교재 풀이(영어)

There are many possible answers. One is: an={3000−n if n≤1000−2+1n if n>1000a_n = \begin{cases} 3000-n & \text{ if }n \leq 1000\\ -2+\frac{1}{n} & \text{ if }n > 1000 \end{cases} where we have a series that looks different before and after its thousandth term. Note every term is smaller than the term preceding it.

Another sequence with the desired properties is: an=1,002,001n−2a_n=\frac{1,002,001}{n}-2 When n≤1000n \leq 1000, an≥1,002,0011000−2>1,002,0001,000−2=1000a_n \geq \frac{1,002,001}{1000}-2>\frac{1,002,000}{1,000}-2=1000. That is, an>1000a_n>1000 when n≤1000n \le 1000. As nn gets larger, ana_n gets smaller, so an+1<ana_{n+1}<a_n for all nn. Finally, lim⁡n→∞an=0−2=−2\lim\limits_{n \to \infty} a_n = 0-2=-2.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.1절 · 7번
# 수열의 수렴과 발산계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
10.CLP-2 · 3.1절 · 5번우리말 번역

다음 성질을 만족하는 수열 {an}n=1∞\{a_n\}_{n=1}^{\infty} 의 예를 하나 드세요.

  • 모든 짝수 nn 에 대해 an>0a_n>0,
  • 모든 홀수 nn 에 대해 an<0a_n<0,
  • lim⁡n→∞an\lim\limits_{n \to \infty} a_n 은 존재하지 않는다.
영어 원문 보기

Give an example of a sequence {an}n=1∞\{a_n\}_{n=1}^{\infty} with the following properties:

  • an>0a_n>0 for all even nn,
  • an<0a_n<0 for all odd nn,
  • lim⁡n→∞an\lim\limits_{n \to \infty} a_n does not exist.
정답·풀이 보기

가능한 답 중 하나는 an=(−1)n={−1,1,−1,1,−1,1,−1,…}a_n=(-1)^{n} = \{-1, 1,-1,1,-1,1,-1,\ldots\} 이다. 또 다른 예는 an=n(−1)n={−1,2,−3,4,−5,6,−7,…}a_n=n(-1)^{n} = \{-1, 2,-3,4,-5,6,-7,\ldots\} 이다.

원본 교재 풀이(영어)

One possible answer is an=(−1)n={−1,1,−1,1,−1,1,−1,…}a_n=(-1)^{n} = \{-1, 1,-1,1,-1,1,-1,\ldots\}. Another is an=n(−1)n={−1,2,−3,4,−5,6,−7,…}a_n=n(-1)^{n} = \{-1, 2,-3,4,-5,6,-7,\ldots\}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.1절 · 4번
# 수열의 수렴과 발산계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
11.CLP-2 · 3.1절 · 7번우리말 번역

아래 수열들의 극한은 조임 정리를 이용하여 구할 수 있다. 각 수열에 대해, 조임 정리에 쓸 수 있는 위에서 누르는(위쪽 경계) 수열과 아래에서 받치는(아래쪽 경계) 수열을 선택하세요.

(a) an=sin⁡nna_n = \dfrac{\sin n}{n} (b) bn=n2en(7+sin⁡n−5cos⁡n)b_n = \dfrac{n^2}{e^n(7+\sin n - 5\cos n)} (c) cn=(−n)−nc_n = (-n)^{-n}

영어 원문 보기

The limits of the sequences below can be evaluated using the squeeze theorem. For each sequence, choose an upper bounding sequence and lower bounding sequence that will work with the squeeze theorem.

(a) an=sin⁡nna_n = \dfrac{\sin n}{n} (b) bn=n2en(7+sin⁡n−5cos⁡n)b_n = \dfrac{n^2}{e^n(7+\sin n - 5\cos n)} (c) cn=(−n)−nc_n = (-n)^{-n}

정답·풀이 보기

(a) 모든 nn 에 대해 −1≤sin⁡n≤1-1 \leq \sin n \leq 1 이므로, 가능한 위쪽 경계와 아래쪽 경계의 한 가지는 −1n≤sin⁡nn≤1n\dfrac{-1}{n}\le \dfrac{\sin n}{n}\le \dfrac{1}{n} 이다. lim⁡n→∞−1n=lim⁡n→∞1n\lim\limits_{n \to \infty}\dfrac{-1}{n} = \lim\limits_{n \to \infty}\dfrac{1}{n} 이므로, 이 수열들은 조임 정리에 쓸 수 있는 올바른 비교 수열이다. (b) 모든 nn 에 대해 −1≤sin⁡n≤1 -1\leq \sin n \leq 1 이고 −5≤−5cos⁡n≤5 -5 \leq -5\cos n \leq 5 이므로

7−1−5≤7+sin⁡n−5cos⁡n≤7+red1+blue51≤7+sin⁡n−5cos⁡n≤13\begin{aligned} 7 -1 -5&\leq 7+ \sin n - 5 \cos n \leq 7+{red}1+{blue}5\\ 1&\leq 7+ \sin n - 5 \cos n \leq13 \end{aligned}

이를 통해 다음 경계를 시도해 볼 수 있다. n213en≤n2en(7+sin⁡n−5cos⁡n)≤n2en\dfrac{n^2}{13e^n} \le \dfrac{n^2}{e^n(7+\sin n - 5\cos n)} \le \dfrac{n^2}{e^n} lim⁡n→∞n213en=lim⁡n→∞n2en\lim\limits_{n \to \infty}\dfrac{n^2}{13e^n} = \lim\limits_{n \to \infty}\dfrac{n^2}{e^n} 임을 확인한다(둘 다 0이며, 로피탈 법칙을 이용하여 확인할 수 있다). 따라서 이 경계들은 조임 정리에 쓰기에 적절하다. 또한 0≤n213en0\le \frac{n^2}{13e^n} 이므로 다음을 쓸 수도 있다. 0≤n2en(7+sin⁡n−5cos⁡n)≤n2en0 \le \dfrac{n^2}{e^n(7+\sin n - 5\cos n)} \le \dfrac{n^2}{e^n} (c) (−n)−n=1(−n)n=(−1)nnn(-n)^{-n} = \dfrac{1}{(-n)^n} = \dfrac{(-1)^n}{n^n} 이므로 −1nn≤(−n)−n≤1nn\dfrac{-1}{n^n} \le (-n)^{-n} \le \dfrac{1}{n^n} 이다. lim⁡n→∞−1nn\lim\limits_{n \to \infty}\dfrac{-1}{n^n} 과 lim⁡n→∞1nn\lim\limits_{n \to \infty}\dfrac{1}{n^n} 이 모두 0이므로, 이 경계들은 조임 정리에 쓰기에 적절하다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) Since −1≤sin⁡n≤1-1 \leq \sin n \leq 1 for all nn, one potential set of upper and lower bound is −1n≤sin⁡nn≤1n\dfrac{-1}{n}\le \dfrac{\sin n}{n}\le \dfrac{1}{n} Note lim⁡n→∞−1n=lim⁡n→∞1n\lim\limits_{n \to \infty}\dfrac{-1}{n} = \lim\limits_{n \to \infty}\dfrac{1}{n}, so these are valid comparison sequences for the squeeze theorem. (b) Since −1≤sin⁡n≤1 -1\leq \sin n \leq 1 and −5≤−5cos⁡n≤5 -5 \leq -5\cos n \leq 5 for all nn, we see

7−1−5≤7+sin⁡n−5cos⁡n≤7+red1+blue51≤7+sin⁡n−5cos⁡n≤13\begin{aligned} 7 -1 -5&\leq 7+ \sin n - 5 \cos n \leq 7+{red}1+{blue}5\\ 1&\leq 7+ \sin n - 5 \cos n \leq13 \end{aligned}

This gives us the idea to try the bounds n213en≤n2en(7+sin⁡n−5cos⁡n)≤n2en\dfrac{n^2}{13e^n} \le \dfrac{n^2}{e^n(7+\sin n - 5\cos n)} \le \dfrac{n^2}{e^n} We check that lim⁡n→∞n213en=lim⁡n→∞n2en\lim\limits_{n \to \infty}\dfrac{n^2}{13e^n} = \lim\limits_{n \to \infty}\dfrac{n^2}{e^n} (they're both 0–you can verify using l'Hopital's rule), so these are indeed reasonable bounds to choose to use with the squeeze theorem. Alternatively, since 0≤n213en0\le \frac{n^2}{13e^n}, we can also use 0≤n2en(7+sin⁡n−5cos⁡n)≤n2en0 \le \dfrac{n^2}{e^n(7+\sin n - 5\cos n)} \le \dfrac{n^2}{e^n} (c) Since (−n)−n=1(−n)n=(−1)nnn(-n)^{-n} = \dfrac{1}{(-n)^n} = \dfrac{(-1)^n}{n^n}, we see −1nn≤(−n)−n≤1nn\dfrac{-1}{n^n} \le (-n)^{-n} \le \dfrac{1}{n^n} Since both lim⁡n→∞−1nn\lim\limits_{n \to \infty}\dfrac{-1}{n^n} and lim⁡n→∞1nn\lim\limits_{n \to \infty}\dfrac{1}{n^n} are 0, these are reasonable bounds to use with the squeeze theorem.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.1절 · 1번
# 수열의 수렴과 발산계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
12.CLP-2 · 3.1절 · 9번우리말 번역

{an}n=1∞\{a_n\}_{n=1}^\infty 을 an=cos⁡na_n = \cos n 으로 정의된 수열이라 하자.

(a) π\pi 의 홀수 배와의 차가 0.1 이내인 서로 다른 0 이상의 정수 nn 세 개를 제시하고, 그에 대응하는 ana_n 의 값을 구하세요. (b) ana_n 이 00 에 가까운 서로 다른 0 이상의 정수 nn 세 개를 제시하세요. 답의 근거를 밝히세요. (c) ana_n 이 11 에 가까운 서로 다른 0 이상의 정수 nn 세 개를 제시하세요. 답의 근거를 밝히세요.

참고: 이 문제는 엄밀하지는 않지만 직관적으로 lim⁡n→∞cos⁡n\lim\limits_{n \to \infty}\cos n 이 존재하지 않는 이유를 보여 준다. 수열에서 −1-1 에 가까운 항이 계속해서 나타나고, 00 에 가까운 항도 계속해서 나타난다. 이를 {cos⁡(2πn)}\big\{\cos(2\pi n)\big\} 과 같은 수열과 비교해 보자. 이 수열의 항은 언제나 1 이므로 극한도 1 이다. 이 문제의 아이디어를 엄밀한 증명으로 바꾸어 lim⁡n→∞cos⁡n\lim\limits_{n \to \infty}\cos n 이 존재하지 않음을 보일 수 있다. 풀이를 참고하세요.

영어 원문 보기

Let {an}n=1∞\{a_n\}_{n=1}^\infty be a sequence defined by an=cos⁡na_n = \cos n.

(a) Give three different whole numbers nn that are within 0.1 of an odd integer multiple of π\pi, and find the corresponding values of ana_n. (b) Give three different whole numbers nn such that ana_n is close to 00. Justify your answers. (c) Give three different whole numbers nn such that ana_n is close to 11. Justify your answers.

Remark: this demonstrates intuitively, though not rigorously, why lim⁡n→∞cos⁡n\lim\limits_{n \to \infty}\cos n is undefined. We consistently find terms in the sequence that are close to −1-1, and also consistently find terms in the sequence that are close to 0. Contrast this to a sequence like {cos⁡(2πn)}\big\{\cos(2\pi n)\big\}, whose terms are always 1, and whose limit therefore is 1. It is possible to turn the ideas of this question into a rigorous proof that lim⁡n→∞cos⁡n\lim\limits_{n \to \infty}\cos n is undefined. See the solution.

정답·풀이 보기

(a) π\pi 의 홀수 배 중에서 정수에 가까운 것을 찾고자 한다.

  • 풀이 1: 한 가지 방법은 π\pi 가 227\dfrac{22}{7} 에 꽤 가깝다는 사실을 떠올리는 것이다. 그러면 π\pi 에 7의 배수를 곱하면 정수에 가까운 값이 나온다. 특히 7π7\pi, 21π21\pi, 35π35\pi 는 각각 7(227)=227\left(\dfrac{22}{7}\right)=22, 21(227)=6621\left(\dfrac{22}{7}\right)=66, 35(227)=11035\left(\dfrac{22}{7}\right)=110 에 상당히 가까울 것이다. 충분히 가까운지 확인해 보자.

7π≈21.9921π≈65.9735π≈109.96\begin{aligned} 7\pi&\approx 21.99 &\qquad 21\pi &\approx 65.97 & \qquad 35\pi &\approx 109.96 \end{aligned}

따라서 실제로 2222, 6666, 110110 은 모두 π\pi 의 어떤 홀수 배에서 0.1 이내에 있다.

π\pi 의 홀수 배에서 코사인의 값은 −1-1 이므로, 수열의 값이 모두 −1-1 에 가까울 것으로 예상된다. 계산기를 사용하면 다음과 같다.

a22=cos⁡(22)≈−0.99996,a66=cos⁡(66)≈−0.99965,a110=cos⁡(110)≈−0.99902\begin{aligned}a_{22} &= \cos(22) \approx -0.99996,\\ a_{66} &= \cos(66) \approx -0.99965, \\ a_{110} &= \cos(110) \approx -0.99902 \end{aligned}

  • 풀이 2: 다른 방법으로, 정수에 가까운 것이 세 개 나올 때까지 π\pi 의 홀수 배를 차례로 나열해도 된다. 2k+1(2k+1)π13.1439.42515.71721.99928.271134.561340.841547.121753.411959.692165.972372.262578.542784.822991.113197.3933103.6735109.96\begin{array}{c|c} \hline \mathbf{2k+1}&\mathbf{(2k+1)}\boldsymbol{\pi}\\ \hline 1&3.14\\ 3&9.42\\ 5&15.71\\ 7&21.99\\ 9&28.27\\ 11&34.56\\ 13&40.84\\ 15&47.12\\ 17&53.41\\ 19&59.69\\ 21&65.97\\ 23&72.26\\ 25&78.54\\ 27&84.82\\ 29&91.11\\ 31&97.39\\ 33&103.67\\ 35&109.96 \end{array} 앞쪽의 π\pi 의 홀수 배 중 일부(15π15\pi 와 29π29\pi 등)는 정수에 꽤 가깝지만 0.1 이내는 아니다.

(b) 어떤 정수 kk 에 대하여 x=2k+112πx = \dfrac{2k+1}{\vphantom{_1}2}\pi (즉, xx 가 π/2\pi/2 의 홀수 배)이면 cos⁡x=0\cos x =0 이다. 따라서 ana_n 의 처음 몇 개 항을 나열하여 00 에 아주 가까운 것 세 개를 찾거나, 근삿값 π≈2217\pi\approx \dfrac{22\vphantom{^1}}{7} 을 이용하여 2k+12π\dfrac{2k+1}{2}\pi 에 가까운 nn 의 값을 고르면 된다.

  • 풀이 1: 2k+12π≈(2k+1)×222×7=11×2k+17\begin{aligned} \dfrac{2k+1}{2}\pi&\approx \frac{(2k+1)\times 22}{2\times 7}=11\times\frac{2k+1}{7} \end{aligned}

따라서 2k+12k+1 이 7의 배수일 때 그 값이 정수에 가까울 것으로 예상된다. 예를 들어 2k+1=72k+1=7, 2k+1=212k+1=21, 2k+1=352k+1=35 이다.

확인해 보자. xnan 7×πA2≈10.9955711a11≈0.004421×π2≈32.9867233a33≈−0.013335×π2≈54.9778755a55≈0.0221\begin{array}{l| l| l} \qquad\mathbf{x}&\mathbf{n} & \mathbf{a_n}\\ \hline ~7\times \dfrac{\pi\vphantom{^A}}{2}\approx 10.99557 & 11&a_{11}\approx0.0044\\[10pt] 21\times \dfrac{\pi}{2} \approx 32.98672&33&a_{33}\approx-0.0133\\[10pt] 35\times \dfrac{\pi}{2} \approx 54.97787&55& a_{55}\approx 0.0221\\ \end{array} 이 ana_n 의 값들은 모두 00 에 꽤 가까워 보인다.

  • 풀이 2: ana_n 의 처음 몇 개 값을 나열하여 00 에 가까운 것을 찾을 수도 있었다.

nan10.542−0.423−0.994−0.6550.2860.9670.758−0.159−0.9110−0.84\begin{array}{c|c} \mathbf{n}&\mathbf{a_n}\\ \hline 1&0.54\\ 2&-0.42\\ 3&-0.99\\ 4&-0.65\\ 5&0.28\\ 6&0.96\\ 7&0.75\\ 8&-0.15\\ 9&-0.91\\ 10&-0.84 \end{array} 이런, 아직 아주 가까운 것이 없다. 더 나은 방법은 2k+12π\frac{2k+1}{2}\pi 의 값을 나열하여 정수에 가까운 것을 찾는 것이다.

2k+12k+12π11.5734.7157.85710.996914.141117.281320.421523.561726.701929.852132.992336.132539.272742.412945.553148.693351.843554.98\begin{array}{c|c} \mathbf{2k+1}&\mathbf{\frac{2k+1}{2}}\boldsymbol{\pi}\\ \hline 1&1.57\\ 3&4.71\\ 5&7.85\\ 7&10.996\\ 9&14.14\\ 11&17.28\\ 13&20.42\\ 15&23.56\\ 17&26.70\\ 19&29.85\\ 21&32.99\\ 23&36.13\\ 25&39.27\\ 27&42.41\\ 29&45.55\\ 31&48.69\\ 33&51.84\\ 35&54.98 \end{array} 어느 정도를 “가깝다”고 받아들이느냐에 따라 다르지만, 풀이 1에서 얻은 것과 대체로 같은 후보를 찾을 수 있다.

(c) (a)와 (b)에서 쓴 방법을 그대로 사용할 수 있다. 그러나 cos⁡(n)\cos(n) 이 −1-1 에 가까운 nn 을 이미 알고 있으므로, 다음 삼각함수 항등식을 이용하는 것이 더 쉽다.

cos⁡(2m)=2cos⁡2(m)−1\begin{aligned} \cos(2m) = 2\cos^2(m) -1 \end{aligned}

이 항등식은 cos⁡(m)\cos(m) 이 −1-1 에 가까우면 cos⁡(2m)\cos(2m) 이 +1+1 에 가까움을 보여 준다. 그러므로 n=2m=2×22=44n=2m = 2\times 22=44, 2×66=1322\times 66=132, 2×110=2202\times 110=220 을 시도해 보자. nan440.99981320.99862200.9961\begin{array}{c|c} \mathbf{n}&\mathbf{a_n}\\ \hline 44&0.9998\\ 132&0.9986\\ 220&0.9961 \end{array} 조건에 맞는다.

참고: 이 문제의 아이디어를 엄밀한 증명으로 바꾸어 lim⁡n→∞cos⁡n\lim\limits_{n \to \infty}\cos n 이 존재하지 않음을 보일 수 있다.

  • 각각의 정수 k≥1k\ge 1 에 대하여 nkn_k 를 2kπ2k\pi 에 가장 가까운 정수라 하자. 그러면 2kπ−12≤nk≤2kπ+122k\pi-\frac{1}{2}\le n_k \le 2k\pi+\frac{1}{2} 이므로 cos⁡(nk)≥cos⁡12≥0.8\cos(n_k)\ge\cos\frac{1}{2}\ge 0.8 이다. 따라서 lim⁡n→∞cos⁡n=c\lim\limits_{n \to \infty}\cos n=c 가 존재한다면 c≥0.8c\ge 0.8 이어야 한다.
  • 각각의 정수 k≥1k\ge 1 에 대하여 nk′n'_k 를 (2k+1)π(2k+1)\pi 에 가장 가까운 정수라 하자. 그러면 (2k+1)π−12≤nk′≤(2k+1)π+12(2k+1)\pi-\frac{1}{2}\le n'_k \le (2k+1)\pi+\frac{1}{2} 이므로 cos⁡(nk′)≤−cos⁡12≤−0.8\cos(n'_k)\le-\cos\frac{1}{2}\le -0.8 이다. 따라서 lim⁡n→∞cos⁡n=c\lim\limits_{n \to \infty}\cos n=c 가 존재한다면 c≤−0.8c\le -0.8 이어야 한다.
  • c≥0.8c\ge 0.8 과 c≤−0.8c\le -0.8 이 동시에 성립할 수는 없으므로 lim⁡n→∞cos⁡n\lim\limits_{n \to \infty}\cos n 은 존재하지 않는다.

참고: 이 문제는 nn 이 정수 전체를 움직일 때 모든 수 cos⁡(n)\cos(n) 의 집합이 갖는 성질도 암시한다. 수학자들은 이 집합이 “구간 [−1,1][-1,1] 에서 조밀하다”고 말한다. 이는 −1≤r≤1-1\le r\le 1 인 어떤 수 rr 을 고르더라도, cos⁡(n)\cos(n) 이 반드시 rr 과 정확히 같지는 않더라도 rr 에 원하는 만큼 가까워지는 정수 nn 이 있다는 뜻이다. 자주 쓰는 검색 엔진에 “cos⁡(n)\cos(n) dense”를 입력하면 더 많은 것을 알아볼 수 있다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) We want to find odd multiples of π\pi that are close to integers.

  • Solution 1: One way to do that is to remember that π\pi is somewhat close to 227\dfrac{22}{7}. Then when we multiply π\pi by a multiple of 7, we should get something close to an integer. In particular, 7π7\pi, 21π21\pi, and 35π35\pi should be reasonably close to 7(227)=227\left(\dfrac{22}{7}\right)=22, 21(227)=6621\left(\dfrac{22}{7}\right)=66, and 35(227)=11035\left(\dfrac{22}{7}\right)=110, respectively. We check whether they are close enough:

7π≈21.9921π≈65.9735π≈109.96\begin{aligned} 7\pi&\approx 21.99 &\qquad 21\pi &\approx 65.97 & \qquad 35\pi &\approx 109.96 \end{aligned}

So indeed, 2222, 6666, and 110110 are all within 0.1 of some odd multiple of π\pi.

Since the cosine of an odd multiple of π\pi is −1-1, we expect all of the sequence values to be close to −1-1. Using a calculator:

a22=cos⁡(22)≈−0.99996,a66=cos⁡(66)≈−0.99965,a110=cos⁡(110)≈−0.99902\begin{aligned}a_{22} &= \cos(22) \approx -0.99996,\\ a_{66} &= \cos(66) \approx -0.99965, \\ a_{110} &= \cos(110) \approx -0.99902 \end{aligned}

  • Solution 2: Alternately, we could have just listed odd multiple of π\pi until we found three that are close to integers. 2k+1(2k+1)π13.1439.42515.71721.99928.271134.561340.841547.121753.411959.692165.972372.262578.542784.822991.113197.3933103.6735109.96\begin{array}{c|c} \hline \mathbf{2k+1}&\mathbf{(2k+1)}\boldsymbol{\pi}\\ \hline 1&3.14\\ 3&9.42\\ 5&15.71\\ 7&21.99\\ 9&28.27\\ 11&34.56\\ 13&40.84\\ 15&47.12\\ 17&53.41\\ 19&59.69\\ 21&65.97\\ 23&72.26\\ 25&78.54\\ 27&84.82\\ 29&91.11\\ 31&97.39\\ 33&103.67\\ 35&109.96 \end{array} Some earlier odd multiples of π\pi (like 15π15\pi and 29π29\pi) get fairly close to integers, but not within 0.1.

(b) If x=2k+112πx = \dfrac{2k+1}{\vphantom{_1}2}\pi for some integer kk (that is, xx is an odd multiple of π/2\pi/2), then cos⁡x=0\cos x =0. So, we can either list out the first few terms of ana_n until we find three that are very close to 00, or we can use our approximation π≈2217\pi\approx \dfrac{22\vphantom{^1}}{7} to choose values of nn that are close to 2k+12π\dfrac{2k+1}{2}\pi.

  • Solution 1: 2k+12π≈(2k+1)×222×7=11×2k+17\begin{aligned} \dfrac{2k+1}{2}\pi&\approx \frac{(2k+1)\times 22}{2\times 7}=11\times\frac{2k+1}{7} \end{aligned}

So, we expect our values to be close to integers when 2k+12k+1 is a multiple of 7. For example, 2k+1=72k+1=7, 2k+1=212k+1=21, and 2k+1=352k+1=35.

We check: xnan 7×πA2≈10.9955711a11≈0.004421×π2≈32.9867233a33≈−0.013335×π2≈54.9778755a55≈0.0221\begin{array}{l| l| l} \qquad\mathbf{x}&\mathbf{n} & \mathbf{a_n}\\ \hline ~7\times \dfrac{\pi\vphantom{^A}}{2}\approx 10.99557 & 11&a_{11}\approx0.0044\\[10pt] 21\times \dfrac{\pi}{2} \approx 32.98672&33&a_{33}\approx-0.0133\\[10pt] 35\times \dfrac{\pi}{2} \approx 54.97787&55& a_{55}\approx 0.0221\\ \end{array} These seem like values of ana_n that are all pretty close to 0.

  • Solution 2: We could have listed the first several values of ana_n, and looked for some that are close to 0.

nan10.542−0.423−0.994−0.6550.2860.9670.758−0.159−0.9110−0.84\begin{array}{c|c} \mathbf{n}&\mathbf{a_n}\\ \hline 1&0.54\\ 2&-0.42\\ 3&-0.99\\ 4&-0.65\\ 5&0.28\\ 6&0.96\\ 7&0.75\\ 8&-0.15\\ 9&-0.91\\ 10&-0.84 \end{array} Oof. Nothing very close yet. Maybe a better way is to list values of 2k+12π\frac{2k+1}{2}\pi, and see which ones are close to integers.

2k+12k+12π11.5734.7157.85710.996914.141117.281320.421523.561726.701929.852132.992336.132539.272742.412945.553148.693351.843554.98\begin{array}{c|c} \mathbf{2k+1}&\mathbf{\frac{2k+1}{2}}\boldsymbol{\pi}\\ \hline 1&1.57\\ 3&4.71\\ 5&7.85\\ 7&10.996\\ 9&14.14\\ 11&17.28\\ 13&20.42\\ 15&23.56\\ 17&26.70\\ 19&29.85\\ 21&32.99\\ 23&36.13\\ 25&39.27\\ 27&42.41\\ 29&45.55\\ 31&48.69\\ 33&51.84\\ 35&54.98 \end{array} We find roughly the same candidates we did in Solution 1, depending on what we're ready to accept as “close".

(c) One can use the same strategies as we did for parts (a) and (b). But since we already know some nn's with cos⁡(n)\cos(n) close to −1-1, it's easier to use the trig identity

cos⁡(2m)=2cos⁡2(m)−1\begin{aligned} \cos(2m) = 2\cos^2(m) -1 \end{aligned}

This identity shows that if cos⁡(m)\cos(m) is close to −1-1, then cos⁡(2m)\cos(2m) is close to +1+1. So let's try n=2m=2×22=44n=2m = 2\times 22=44, 2×66=1322\times 66=132 and 2×110=2202\times 110=220. nan440.99981320.99862200.9961\begin{array}{c|c} \mathbf{n}&\mathbf{a_n}\\ \hline 44&0.9998\\ 132&0.9986\\ 220&0.9961 \end{array} They do the trick.

Remark: it is possible to turn the ideas of this question into a rigorous proof that lim⁡n→∞cos⁡n\lim\limits_{n \to \infty}\cos n is undefined.

  • Let, for each integer k≥1k\ge 1, nkn_k be the integer that is closest to 2kπ2k\pi. Then 2kπ−12≤nk≤2kπ+122k\pi-\frac{1}{2}\le n_k \le 2k\pi+\frac{1}{2} so that cos⁡(nk)≥cos⁡12≥0.8\cos(n_k)\ge\cos\frac{1}{2}\ge 0.8. Consequently, if lim⁡n→∞cos⁡n=c\lim\limits_{n \to \infty}\cos n=c exists, we must have c≥0.8c\ge 0.8.
  • Let, for each integer k≥1k\ge 1, nk′n'_k be the integer that is closest to (2k+1)π(2k+1)\pi. Then (2k+1)π−12≤nk′≤(2k+1)π+12(2k+1)\pi-\frac{1}{2}\le n'_k \le (2k+1)\pi+\frac{1}{2} so that cos⁡(nk′)≤−cos⁡12≤−0.8\cos(n'_k)\le-\cos\frac{1}{2}\le -0.8. Consequently, if lim⁡n→∞cos⁡n=c\lim\limits_{n \to \infty}\cos n=c exists, we must have c≤−0.8c\le -0.8.
  • It is impossible to have both c≥0.8c\ge 0.8 and c≤−0.8c\le -0.8, so lim⁡n→∞cos⁡n\lim\limits_{n \to \infty}\cos n does not exist.

Remark: This question also hints at a property of the set of all numbers cos⁡(n)\cos(n), with nn running over the integers. Mathematicians say that this set is “dense in the interval [−1,1][-1,1]”. This means that if you pick any number −1≤r≤1-1\le r\le 1, there is an integer nn such that cos⁡(n)\cos(n), while not necessarily being exactly rr, is as close to rr as you like. If you feed “cos⁡(n)\cos(n) dense” into your favourite search engine, you can find out more.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.1절 · 59번
# 수열의 수렴과 발산증명·논술기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
13.CLP-2 · 3.2절 · 1번우리말 번역

급수 ∑n=1∞1n\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n} 에 대응하는 처음 다섯 개의 부분합을 쓰세요.

각 항을 간단히 할 필요는 없다.

영어 원문 보기

Write out the first five partial sums corresponding to the series ∑n=1∞1n\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n}.

You don't need to simplify the terms.

정답·풀이 보기

부분합의 수열의 NN 번째 항 SNS_N 은 급수 ∑n=1∞1n\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n} 의 처음 NN 개 항의 합이다. NSN1121+1231+12+1341+12+13+1451+12+13+14+15\begin{array}{l|l} \mathbf{N}&\mathbf{S_N}\\ \hline 1 & 1\\[7pt] 2 & 1+\frac12\\[7pt] 3 & 1+\frac12 + \frac13\\[7pt] 4 & 1+\frac12 + \frac13+\frac14\\[7pt] 5 & 1+\frac12 + \frac13+\frac14+\frac15\\[7pt] \end{array}

원본 교재 풀이(영어)

The NNth term of the sequence of partial sums, SNS_N, is the sum of the first NN terms of the series ∑n=1∞1n\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n}. NSN1121+1231+12+1341+12+13+1451+12+13+14+15\begin{array}{l|l} \mathbf{N}&\mathbf{S_N}\\ \hline 1 & 1\\[7pt] 2 & 1+\frac12\\[7pt] 3 & 1+\frac12 + \frac13\\[7pt] 4 & 1+\frac12 + \frac13+\frac14\\[7pt] 5 & 1+\frac12 + \frac13+\frac14+\frac15\\[7pt] \end{array}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.2절 · 51번
# 급수의 수렴과 발산계산기본자동 분류
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14.CLP-2 · 3.2절 · 2번우리말 번역

수업에 오는 학생은 모두 강사에게 쿠키를 가져와 강사의 책상 위에 놓고 간다. kk 번째 학생이 온 뒤 강사의 책상 위에 있는 쿠키의 총수를 CkC_k 라 하자.

C11=20C_{11}=20 이고 C10=17C_{10}=17 일 때, 11번째 학생은 수업에 쿠키를 몇 개 가져왔는지 구하세요.

영어 원문 보기

Every student who comes to class brings their instructor cookies, and leaves them on the instructor's desk. Let CkC_k be the total number of cookies on the instructor's desk after the kkth student comes.

If C11=20C_{11}=20, and C10=17C_{10}=17, how many cookies did the 11th student bring to class?

답 쓰고 채점
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11번째 학생이 오기 전에 쿠키가 모두 17개였고 온 뒤에 20개였다면, 11번째 학생은 쿠키를 3개 가져온 것이다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

If there were a total of 17 cookies before Student 11 came, and 20 cookies after, then Student 11 brought 3 cookies.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.2절 · 1번
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15.CLP-2 · 3.2절 · 5번우리말 번역

f(N)f(N) 을 ∑n=1∞an\displaystyle\sum_{n=1}^\infty a_n 의 NN 번째 부분합을 나타내는 식이라 하자. (즉, f(N)=SNf(N)=S_N 이다.) 모든 N>1N > 1 에 대해 f′(N)<0f'(N)<0 이면, ana_n 에 대해 무엇을 알 수 있는지 설명하세요.

영어 원문 보기

Let f(N)f(N) be a formula for the NNth partial sum of ∑n=1∞an\displaystyle\sum_{n=1}^\infty a_n. (That is, f(N)=SNf(N)=S_N.) If f′(N)<0f'(N)<0 for all N>1N > 1, what does that say about ana_n?

정답·풀이 보기

f′(N)<0f'(N)<0 이면 f(N)f(N) 은 감소한다. 따라서 항을 더 더할수록 합이 작아진다. 이는 더해지는 항들이 음수라는 뜻이다. 즉, 모든 n≥2n \geq 2 에 대해 an<0a_n < 0 이다.

원본 교재 풀이(영어)

If f′(N)<0f'(N)<0, that means f(N)f(N) is decreasing. So, adding more terms makes for a smaller sum. That means the terms we're adding are negative. That is, an<0a_n < 0 for all n≥2n \geq 2.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.2절 · 2번
# 급수의 수렴과 발산계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)