20. 실수 전체의 집합에서 정의된 함수 f(x)가 다음 조건을 만족시킨다.
0≤x<4일 때 f(x)=−x2+4x이고, 모든 실수 x에 대하여 f(x+4)=f(x)이다.
방정식 f(f(x))=f(x)의 0 이상인 모든 실근을 작은 수부터 크기순으로 나열할 때, n번째 수를 an이라 하자. 다음은 a20+a21+a22의 값을 구하는 과정이다.
방정식 f(x)=x의 모든 실근이 0,3이므로 방정식 f(f(x))=f(x)의 실근을 구하는 것은 방정식 f(x)(f(x)−3)=0의 실근을 구하는 것과 같다.
0≤x<4일 때, 방정식 f(x)(f(x)−3)=0의 모든 실근은 0,(가),3이므로 a1=0, a2=(가), a3=3이다. 또한 세 수열 {a3n−2},{a3n−1},{a3n}은 첫째항이 각각 0,(가),3이고 공차가 모두 (나)인 등차수열이다. 따라서 a20+a21+a22=(다)이다.
위의 (가), (나), (다)에 알맞은 수를 각각 p,q,r이라 할 때, p+q+r의 값을 구하시오. [4점]