첫째항이 1이고 공차가 양수인 등차수열 {an}과 자연수 n에 대하여 직선 y=an이 곡선 y=log2x와 만나는 점을 Pn이라 하자. 점 Pn을 지나고 x축에 수직인 직선이 x축 및 곡선 y=x2과 만나는 점을 각각 An,Bn이라 하고, 삼각형 AnBnPn+1의 넓이를 Tn이라 하자.
다음은 모든 자연수 n에 대하여 OAn:OAn+1=1:4일 때 ∑n=15Tn의 값을 구하는 과정이다. (단, O는 원점이다.)
an=log2x일 때 x=2an이므로 점 An의x좌표는2an이다.
OAn=2an,OAn+1=2an+1이고
OAn:OAn+1=1:4이므로
2an:2an+1=1:4
이다. 그러므로 등차수열 {an}의 공차는 (가)이다.
점 Bn의 좌표는 (2an,4an)이므로
Tn=21×AnBn×AnAn+1
=21×4an×(2an+1−2an)
=(나)×8an
이다. 수열 {an}은 첫째항이 1인 등차수열이므로
∑n=15Tn=(다)×(230−1)
이다.
위의 (가), (나), (다)에 알맞은 수를 각각 p,q,r이라 할 때, q×rp의 값을 구하시오. [4점]