数列、極限

tan 自動ジャッジ 難易度: 数学 > 高校数学
2025年9月21日16:16 正解数: 2 / 解答数: 3 (正答率: 66.7%) ギブアップ数: 0

問題文

数列{$a_{n}$}が, $a_{1}$=$1$,$a_{n+1}=\frac{na_{n}}{(n+1)(1+a_{n})}$ をみたす。
$$
\lim_{n\to \infty}\left(\frac{a_{n}}{a_{n+1}}\right)^n
$$
を求めてください。

解答形式

半角英数字で答えてください


ヒント1

$b_{n}=\frac{1}{na_{n}}$とおきかえ、不等式$b_{n}>$log$n$を示す。

ヒント2

$x>0$で成り立つ不等式 log$(x+1)<x$を用いる


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$$ a_{n+3} = a_{n+2}+ a_{n+1} - a_n,\quad a_1 = \alpha,\ a_2 = \beta, a_3 = \gamma $$

ただし、$\alpha,\ \beta,\ \gamma\ $は実数である。

  1. $n$ が奇数のとき、$a_n$ は $n,\ \alpha,\ \gamma\ $のみで決定する(つまり$\ \beta\ $に依らない)ことを示せ。
  2. この数列 {${a_n}$} の一般項を求めよ。

解答形式

入試本番や模試のような形で、記述形式で解答してください。
少し遅くなってしまうかも知れませんが、採点もさせていただきます。

注意

解説は正解者のみに公開される設定になっています。ヒントもほとんど解説みたいなものなので、正解できなかった場合もヒントをみて納得してもらえるとよいと思います。(勿論、解答の再投稿も歓迎します。)

本問の場合、ヒント1~3が1.の、4~6が2.のヒントになっています。

もし余裕があれば...

  • 問題の感想を教えてくれると嬉しいです。特に、難易度感や、教育的意義についてコメントしてくれると助かります。

  • 例えば、以下のような観点でコメントしてくれると嬉しいです。
    (もちろん、全てのテーマでコメントせずとも大丈夫ですし、他の観点からのコメントや批判も歓迎します)

    1. この設問が完答できる生徒のレベル感は?(ヒント有、無それぞれ)
    2. ヒントありとして、授業に用いるとしたらどうか?
    3. ヒント無しで大学入試で出題されるとしたらどうか?

問題

以下の解答欄を埋めよ。

正の実数に対して定義され、実数値をとる連続関数 $f(x)$ が、任意の正の実数 $x$ に対して $$f(x^2)=f(x)+\frac{\log_2{x}}{x+1}$$
を満たしている。このとき、
$$
f(16)-f(8)=\frac{\fbox{アイ}}{\fbox{ウエオ}}
$$
である。なお、このような $f$ は確かに存在し、上記の値は一意に定まることが証明できる。

解答形式

解答欄ア〜オには、それぞれ0から9までの数字が入る。

文字列「アイウエオ」を半角で1行目に入力せよ。

ただし、それ以上約分できない形で答えること。

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関数列 $\{f_n\}_{n=0,1,\dots}$ が以下を満たします.

  • $f_{0}(x)=e^{e^x}$
  • $f_{n}(x)=\dfrac{d}{dx}f_{n-1}(x)\quad (n=1,2,\dots)$.

また, 実数列$\{A_n\}_{n=1,2,\dots}, \{B_n\}_{n=1,2,\dots}$を以下のように定義します.

  • $\displaystyle A_n=\lim_{x\rightarrow-\infty}e^{-x}f_{n}(x)$ .
  • $\displaystyle B_n=\lim_{x\rightarrow-\infty}e^{-x}\big(e^{-x}f_{n}(x)-A_n)$.

$B_{24}$ の値を求めてください.

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  • $a_1=309,a_N=461$.
  • $a_n\neq 461\quad (n=2,3,\dots,N-1)$
  • $n=2,3,\dots,N$ について, $(a_1+a_{n-1})a_n \equiv (1+a_1a_{n-1})\pmod{461}$

このとき, $N$ の値は一意に定まるので, $N$ の値を求めてください.
ただし, $461$ は素数であり, $2^n\equiv 1\pmod{461}$ をみたす正整数 $n$ の最小値は, $460$ であり, $3a_1\equiv 5\pmod{461}$ です.

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$$
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  • $n=1,2,\dots,N$ について, $(x_n-x_{n-1},y_n-y_{n-1},z_n-z_{n-1})$ は $(1,-1,0)$ の $6$ 通りの並べ替えまたは $(0,0,0)$ のいずれかに等しい.

このとき良い列について $(x_i,y_i,z_i)=(x_{i-1},y_{i-1},z_{i-1})$ を満たす $i\;(i=1,2,\dots,N)$ の個数を $k$ としたとき $2^k$ をその列の 良さ とします. 良い列すべてについてその良さの総和を $S$ とします. このとき $S$ を素数 $8999$ で割った余りを求めてください.

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$$\displaystyle\frac{1}{a_{1}^2-a_{1}a_{2}+a_{2}^2}+ \displaystyle\frac{1}{a_{3}^2-a_{3}a_{4}+a_{4}^2} $$

解答形式

互いに素な2つの正整数 $a,b$ を用いて $\displaystyle\frac{a}{b}$ と表されるので,$a+b$ を求めてください.