수학여정 - 문제 분석 리포트

(2024학년도) 2023년 9월 모의평가 고3 수학 5번 풀이 해설 [이해용/실전용]
문제의 분류수학Ⅰ · 수열 / 등비수열
난이도중하

🔍 이해용 풀이

문제
5. 모든 항이 양수인 등비수열 {an}에 대하여 a3a8a6=12,a5+a7=36 일 때, a11의 값은? [3점]
① 72    ② 78    ③ 84    ④ 90    ⑤ 96

1. 문제의 요지

이 문제는 등비수열의 일반항 공식을 이용하여 주어진 조건식을 연립하고, 첫째항과 공비를 구하여 특정 항의 값을 계산할 수 있는지를 묻는 문제입니다.

2. 주어진 조건

- 모든 항이 양수인 등비수열 {an}
- a3a8a6=12
- a5+a7=36

3. 풀이의 순서

이 문제는 등비수열의 일반항을 이용하여 주어진 조건을 첫째항과 공비에 대한 식으로 바꾸어 푸는 방법으로 풀이합니다.

구체적 풀이 순서는 다음과 같아요.

step1. 첫 번째 조건식을 첫째항 a와 공비 r로 나타내어 간단히 정리합니다.

step2. 두 번째 조건식에 step1의 결과를 대입하여 공비의 제곱(r2)을 구합니다.

step3. 구한 값들을 이용하여 a11의 값을 계산합니다.

4. 풀이의 도구

- 등비수열의 일반항 : 첫째항이 a, 공비가 r인 등비수열의 제n항은 an=arn1입니다.

5. 구체적 풀이

등비수열 문제는 항들을 모두 첫째항 a와 공비 r로 표현해보는 것이 기본이에요. a3a8a6ar로 나타내어 약분하면 아주 간단한 식이 나올 거예요.

step1. 첫 번째 조건식 정리하기

등비수열의 첫째항을 a, 공비를 r이라고 하면 일반항은 an=arn1이에요.

모든 항이 양수라고 했으므로 a>0, r>0입니다.

첫 번째 조건식 a3a8a6=12에 일반항 공식을 대입해보자고요.

a3=ar2, a8=ar7, a6=ar5이므로,

ar2·ar7ar5=a2r9ar5=ar4이 됩니다.

ar4은 다름 아닌 제5항 a5를 의미합니다.

따라서 a5=12라는 것을 알 수 있어요.

step2. 두 번째 조건식에서 공비 구하기

두 번째 조건식은 a5+a7=36이에요.

step1에서 a5=12임을 구했으므로, 이를 대입하면

12+a7=36, 즉 a7=24가 됩니다.

이제 a5a7의 관계를 생각해보죠.

a7=a5·r2이므로, 24=12·r2에서 r2=2가 됩니다.

여기서 r=2라고 구해도 되지만, 우리가 구해야 할 항의 차수를 보면 굳이 무리수로 만들지 않고 r2=2인 상태로 두는 것이 계산에 훨씬 유리해요.

step3. a11의 값 계산하기

우리가 구해야 하는 값은 a11이에요.

a11을 우리가 알고 있는 a5r2을 이용하여 표현해볼게요.

a11=ar10=(ar4)·r6=a5·(r2)3입니다.

여기에 a5=12r2=2를 대입하면,

a11=12·23=12·8=96이 됩니다.

따라서 정답은 96입니다.

[정답] ⑤

⚡ 실전용 풀이

step1. 첫 번째 조건식 정리하기

an=arn1

a3a8a6=ar2·ar7ar5=ar4=12

--- ar4=a5이므로

a5=12

step2. 두 번째 조건식에서 공비 구하기

a5+a7=36

12+a7=36a7=24

--- a7=a5r2이므로

12r2=24r2=2

step3. a11의 값 계산하기

a11=ar10=ar4·r6=a5·(r2)3

a11=12·23=12·8=96

🎯 막힌 이유와 돌파구

🔒 막힌 이유

등비수열의 항들을 ar로 표현한 후, 식을 어떻게 간단히 해야 할지 몰라 계산이 복잡해질 수 있습니다.
a5a7의 관계에서 r2을 구한 후, r을 무리수로 구해서 대입하려다 계산 실수를 할 수 있습니다.

🔑 돌파구

등비수열의 일반항 an=arn1을 이용하여 주어진 식을 ar에 대한 식으로 나타내어 약분합니다.
r을 직접 구하지 않고 r2의 값을 그대로 이용하여 a11을 구하면 계산이 훨씬 간결해집니다.
팁: 구하고자 하는 항의 차수를 미리 확인하여 필요한 덩어리(예: r2) 단위로 대입하는 습관을 들이면 좋습니다.

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