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青木ゼミ青木

橿原市の個別指導塾 青木ゼミの塾長ブログ

2016関西学院大 理系(全学部日程) 数学2



第2問

  次の    に適する式または数値を、解答用紙の同じ記号のついた   
  の中に記入せよ。

   n=0,1,2,・・・に対して
         $\small\sf{\begin{align*} \sf a_n=\int_0^{\pi /2}\sin^nx\ dx\end{align*}}$
   とおくと、
         $\small\sf{\begin{align*} \sf a_0=\int_0^{\pi /2}\ dx=\frac{\pi}{2}\ \ ,\ \ a_1=\int_0^{\pi /2}\sin x\ dx\end{align*}}$ = ア 
   である。
   n≧2のとき、$\small\sf{\begin{align*} \sf \left(\sin^{n-1}x\right)'\end{align*}}$ をnとsinx、cosxの式で表すと、
          $\small\sf{\begin{align*} \sf \left(\sin^{n-1}x\right)'\end{align*}}$ = イ 
   $\small\sf{\begin{align*} \sf \left(\cos x\sin^{n-1}x\right)'\end{align*}}$ はcosxを使わずにnとsinxのみの式で表せて、
          $\small\sf{\begin{align*} \sf \left(\cos x\sin^{n-1}x\right)'\end{align*}}$ = ウ 
   となる。この両辺を0から $\small\sf{\begin{align*} \sf \frac{\pi}{2}\end{align*}}$ まで積分すると、
           an= エ  an-2  ( エ  はnの式)   ・・・・・・(*)
   が得られる。a0とa1の値が分かっているので、(*)を用いればan (n≧2)の
   値はすべて計算できる。
   例えば、a3= オ  、a4 = カ  である。

   また、an= エ  an-2の両辺にan-1をかけて bn=nan-1anとおくと、数列
   {bn}がみたす漸化式 キ  が得られる。a0とa1の値からb1の値が分かり、
   漸化式よりn≧1のとき一般項は bn= ク  である。

   0≦x≦$\small\sf{\begin{align*} \sf \frac{\pi}{2}\end{align*}}$ で0≦sinx≦1なので、sinn+1x≦sinnx≦sinn-1xであり、
   an+1≦an≦an-1が成り立つ。各辺にnanをかけて
            ケ  bn+1≦nan2≦bn  ( ケ  はnの式)   
   が分かる。以上より、
         $\small\sf{\begin{align*} \sf \lim_{n\rightarrow\infty}\sqrt{n}\ a_n\end{align*}}$ = コ 
   である。




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