가경동 고2수학과외







결론에서 거꾸로 확인하는 등비수열
양수 등비수열에서 \(a_1=5\), 공비 \(r=2\), \(a_n=320\)일 때 항 번호는 \(n=7\)이다. 가경동과외 수업에서는 이 값을 반복 곱셈으로만 찾기보다 지수식과 로그의 관계로 정리한다.
최종 식에서 항 번호 역추적하기
등비수열의 일반항은
\[ a_n=a_1r^{n-1} \]
이므로 조건을 대입하면
\[ 320=5\cdot2^{n-1} \]
\[ 2^{n-1}=64=2^6 \]
따라서 \(n-1=6\), 즉 \(n=7\)이다. 로그 형태로 쓰면
\[ n=1+\frac{\log(320/5)}{\log 2} =1+\frac{\log64}{\log2}=7 \]
반복 계산에서 지수 비교로 바꾸기
처음에는 \(5, 10, 20, 40, 80, 160, 320\)을 차례로 계산해 일곱 번째 항을 찾을 수 있다. 그러나 항 번호가 커지면 이 방법은 계산량이 급격히 늘어난다.
새 문제를 범위로 먼저 판단하기
이번에는 \(a_1=3\), \(r=2\)인 수열에서 \(a_n>1000\)이 되는 가장 작은 \(n\)을 구해 보자.
\[ 3\cdot2^{n-1}>1000 \quad\Longrightarrow\quad 2^{n-1}>\frac{1000}{3} \]
\(2^8=256\), \(2^9=512\)이므로 \(n-1\)은 9보다 커야 한다. 따라서 가장 작은 정수는 \(n=11\)이다. 실제로 \(a_{10}=1536\)이므로 조건을 만족한다.
부호 조건도 함께 확인하기
문제에서 양수 등비수열이라고 했으므로 \(a_1>0\), \(r>0\)인 상황을 다룬다. 공비가 음수라면 항의 부호가 교대로 바뀌어 로그를 적용하기 전에 항의 부호와 절댓값을 따로 살펴야 한다. 따라서 양수 조건을 임의로 생략하면 안 된다.
풀이의 남는 기준
핵심은 항을 하나씩 계산하는 것이 아니라 \(a_n/a_1=r^{n-1}\)로 바꾸고, 항 번호를 지수의 값으로 해석하는 것이다. 이후에는 로그식을 사용하거나 인접한 거듭제곱의 범위를 비교하면 큰 항 번호도 효율적으로 추정할 수 있다.