秋田大学/2025年度

7秋田大学 2025年 数学 第7問解答・解説

数列

1問題

秋田大学2025年度第7問
数列 {an}\{a_{n}\} の初項 a1a_{1} から第nn項 ana_{n} までの和を SnS_{n} とする。 ana_{n} と SnS_{n} は次の関係式を満たす。

an+2Sn=3⋅2n−1(n=1,2,3,⋯ ) a _ {n} + 2 S _ {n} = 3 \cdot 2 ^ {n - 1} \quad (n = 1, 2, 3, \cdots)

次の問いに答えなさい。

(i) an+1a_{n+1} と ana_{n} の関係式を求めなさい。

(ii) 一般項 ana_{n} を求めなさい。

まずは自分で解いてみましょう。解けたら「答え」、詰まったら「解答」で確かめられます。

タイマー

15:00

2答え

答えを見る自分の答えと照らし合わせる

3解答

解答を見る途中式つきの解答

考え方

和の定義を用いて漸化式を導き、正規化した数列を等比数列として解く。

解答

n=1n=1 のとき S1=a1S_1=a_1 なので、与式から 3a1=33a_1=3、よって a1=1a_1=1。

(i) Sn+1=Sn+an+1S_{n+1}=S_n+a_{n+1} を用い、与式の n+1n+1 の場合から nn の場合を引くと
(an+1+2Sn+1)−(an+2Sn)=3⋅2n−1, (a_{n+1}+2S_{n+1})-(a_n+2S_n)=3\cdot2^{n-1},
したがって 3an+1−an=3⋅2n−13a_{n+1}-a_n=3\cdot2^{n-1}。よって
an+1=13an+2n−1. a_{n+1}=\frac13a_n+2^{n-1}.

(ii) bn=an/2n−1b_n=a_n/2^{n-1} とおくと、(i) より
bn+1=16bn+12,bn+1−35=16(bn−35). b_{n+1}=\frac16b_n+\frac12, \qquad b_{n+1}-\frac35=\frac16\left(b_n-\frac35\right).
b1=a1=1b_1=a_1=1 だから、等比数列の一般項より
bn−35=(16)n−1(1−35)=25(16)n−1. b_n-\frac35=\left(\frac16\right)^{n-1}\left(1-\frac35\right)=\frac25\left(\frac16\right)^{n-1}.
ゆえに
an=2n−1bn=35 2n−1+25(13)n−1. a_n=2^{n-1}b_n=\frac35\,2^{n-1}+\frac25\left(\frac13\right)^{n-1}.

読み終えたら解答を閉じて、もう一度自分の手で解いてみましょう。

答えと解答は AI で作成したものです。誤りに気づいたらお問い合わせから教えてください。

秋田大学の数学を、過去 10 年分まとめて解けるものがあったら使いたいですか?

次にやること

秋田大学のほかの年度

似た問題を、ほかの大学で