岐阜大学/2025年度

2岐阜大学 2025年 数学 第2問解答・解説

数列指数関数・対数関数

1問題

岐阜大学2025年度第2問
数列 {an}\{a_{n}\} を a1=4a_{1}=4、an+1=2n+1⋅ana_{n+1}=2^{n+1}\cdot\sqrt{a_{n}} (n=1, 2, 3, ⋯ )(n=1,\,2,\,3,\,\cdots) とし、数列 {bn}\{b_{n}\} を bn=log⁡2anb_{n}=\log_{2}a_{n} (n=1, 2, 3, ⋯ )(n=1,\,2,\,3,\,\cdots) と定める。以下の問に答えよ。

(1) a2a_{2}、b1b_{1}、b2b_{2} を求めよ。

(2) bn+1b_{n+1} を bnb_{n} と nn を用いて表せ。

(3) cn=bn+1−bnc_{n}=b_{n+1}-b_{n} とする。cnc_{n} を nn を用いて表せ。

(4) 数列 {bn}\{b_{n}\} の一般項 bnb_{n} を求めよ。

(5) 数列 {an}\{a_{n}\} の初項から第 nn 項までの積を Pn=a1a2⋯anP_{n}=a_{1}a_{2}\cdots a_{n} とおく。log⁡2Pn\log_{2}P_{n} を求めよ。

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
  • (1)
    a2=8,b1=2,b2=3a_2=8,\quad b_1=2,\quad b_2=3。
  • (2)
    bn+1=n+1+12bnb_{n+1}=n+1+\frac12b_n。
  • (3)
    cn=2−21−nc_n=2-2^{1-n}。
  • (4)
    bn=2n−2+22−nb_n=2n-2+2^{2-n}。
  • (5)
    log⁡2Pn=n(n−1)+4(1−2−n),n≧1\log_2P_n=n(n-1)+4(1-2^{-n}),\quad n\geqq1。

3解答

解答を見る途中式つきの解答

解答

(1) a2=224=8a_2=2^2\sqrt4=8、b1=log⁡24=2b_1=\log_24=2、b2=log⁡28=3b_2=\log_28=3。

(2) 両辺の底2の対数をとると bn+1=n+1+bn/2b_{n+1}=n+1+b_n/2。

(3) 隣り合う二式を引いて cn+1=1+cn/2c_{n+1}=1+c_n/2。c1=1c_1=1 だから、cn+1−2=(cn−2)/2c_{n+1}-2=(c_n-2)/2 より cn=2−21−nc_n=2-2^{1-n}。

(4) bn=b1+∑k=1n−1ckb_n=b_1+\sum_{k=1}^{n-1}c_k より
bn=2+2(n−1)−2(1−21−n)=2n−2+22−n.b_n=2+2(n-1)-2(1-2^{1-n})=2n-2+2^{2-n}.
(5) 積の対数は対数の和だから
log⁡2Pn=∑k=1nbk=∑k=1n(2k−2)+∑k=1n22−k=n(n−1)+4(1−2−n).\log_2P_n=\sum_{k=1}^nb_k=\sum_{k=1}^n(2k-2)+\sum_{k=1}^n2^{2-k}=n(n-1)+4(1-2^{-n}).

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。

この問題で使う考え方

  • 対数変換
  • 階差数列
  • 等比数列

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。

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