第4問
次の をうめよ。
(4)
$\small\sf{\begin{align*} \sf a_1=1\ ,\ a_{n+1}-a_n=\frac{1}{4}\ \ \ \left(n=1,2,3,\ldots \right)\end{align*}}$
で定義される数列{an}の一般項は an= ⑦ であり、
$\small\sf{\begin{align*} \sf b_1=4\ ,\ b_2=20\ ,\ b_{n+2}-8b_{n+1}+16b_n=0\ \ \ \left(n=1,2,3,\ldots \right)\end{align*}}$
で定義される数列{bn}の一般項は bn= ⑧ である。
(5)
$\small\sf{\begin{align*} \sf \lim_{n\rightarrow\infty}\left(1-\frac{1}{2} \right)\left(1-\frac{1}{3} \right)\left(1-\frac{1}{4} \right)\ldots\left(1-\frac{1}{n-1} \right)\left(1-\frac{1}{n} \right)\end{align*}}$ = ⑨ であり、
$\small\sf{\begin{align*} \sf \lim_{n\rightarrow\infty}\left(1-\frac{1}{2^2} \right)\left(1-\frac{1}{3^2} \right)\left(1-\frac{1}{4^2} \right)\ldots\left\{1-\frac{1}{\left(n-1\right)^2} \right\}\left(1-\frac{1}{n^2} \right)\end{align*}}$ = ⑩ である。
--------------------------------------------
【解答】
⑦ $\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \frac{1}{4}\left( n+3\right)\end{align*}}$ ⑧ $\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf 4^{n-1}\left(n+3 \right)\end{align*}}$ ⑨ $\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf 0\end{align*}}$ ⑩ $\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \frac{1}{2}\end{align*}}$
【解説】
(4)
{an}は公差 $\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \frac{1}{4}\end{align*}}$ の等差数列なので、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf a_n=1+\frac{1}{4}\left( n-1\right)=\underline{\ \frac{1}{4}\left(n+3 \right)\ }\end{align*}}$
また、特性方程式
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf t^2-8t+16=\left(t-4 \right)=0\ \ \Leftrightarrow\ \ t=4\end{align*}}$
を利用すると、与式は
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf b_{n+2}-8b_{n+1}+16b_n=0\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \ \ \Leftrightarrow\ \ b_{n+2}-4b_{n+1}=4\left(b_{n+1}-4b_n \right)\end{align*}}$
と変形できる。
数列{bn+1-4bn}は公比4の等比数列になるので、
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf b_{n+1}-4b_n=4^{n-1\cdot }\left(b_2-4b_1 \right)=4\cdot 4^{n-1}\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \ \ \Leftrightarrow\ \ \frac{b_{n+1}}{4^{n+1}}-\frac{b_n}{4^n}=\frac{1}{4}\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \ \ \Leftrightarrow\ \ \frac{b_n}{4^n}=\frac{b_1}{4^1}+\frac{1}{4}\left(n-1 \right)=\frac{1}{4}\left(n+3 \right)\end{align*}}$ ←⑦と同様
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \ \ \Leftrightarrow\ \ \underline{\ b_n=4^{n-1}\left(n+3 \right)\ }\end{align*}}$
(5)
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \lim_{n\rightarrow\infty}\left(1-\frac{1}{2} \right)\left(1-\frac{1}{3} \right)\left(1-\frac{1}{4} \right)\ldots\left(1-\frac{1}{n-1} \right)\left(1-\frac{1}{n} \right)\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf =\lim_{n\rightarrow\infty}\ \frac{1}{2}\cdot\frac{2}{3}\cdot\frac{3}{4}\cdot\ldots \cdot\frac{n-2}{n-1}\cdot\frac{n-1}{n}\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf =\lim_{n\rightarrow\infty}\ \frac{1}{n}\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf =\underline{\ 0\ }\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf \lim_{n\rightarrow\infty}\left(1-\frac{1}{2^2} \right)\left(1-\frac{1}{3^2} \right)\left(1-\frac{1}{4^2} \right)\ldots\left\{1-\frac{1}{\left(n-1\right)^2} \right\}\left(1-\frac{1}{n^2} \right)\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf =\lim_{n\rightarrow\infty}\left(1-\frac{1}{2} \right)\left(1+\frac{1}{2} \right)\left(1-\frac{1}{3} \right)\left(1+\frac{1}{3} \right)\ldots\left(1-\frac{1}{n-1} \right)\left(1+\frac{1}{n-1} \right)\left(1-\frac{1}{n} \right)\left(1+\frac{1}{n} \right)\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf =\lim_{n\rightarrow\infty}\left\{\left( \frac{1}{2}\cdot\frac{2}{3}\cdot\frac{3}{4}\cdot\ldots \cdot\frac{n-2}{n-1}\cdot\frac{n-1}{n}\right)\cdot\left(\frac{3}{2}\cdot\frac{4}{3}\cdot\frac{5}{4}\cdot\ldots \cdot\frac{n}{n-1}\cdot\frac{n+1}{n} \right)\right\}\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf =\lim_{n\rightarrow\infty}\left( \frac{1}{n}\cdot\frac{n+1}{2}\right)\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf =\lim_{n\rightarrow\infty}\ \frac{1+\frac{1}{n}}{2}\end{align*}}$
$\scriptsize\sf{\begin{align*} \sf =\underline{\ \frac{1}{2}\ }\end{align*}}$
⑩は⑨がヒントになってます。
テーマ:数学 - ジャンル:学問・文化・芸術
- 2018/11/30(金) 01:10:00|
- 大学入試(数学) .関西の私立大学 .関西大 理系 2015(2/5)
-
| トラックバック:0
-
| コメント:0