【問題文】
nを自然数として、2つの数列
An=2^n
Bn=3n+2
について{An}の項のうち{Bn}の項であるものを小さい順に並べることで得られる数列を{Cn}とする。
{Cn}は等比数列であることを示せ。
自分は
まず基本通りC1から順にC4くらいまで書き出していきました。その際、An=2^nだから、Bn=3n+2=2{(3n/2)+1}として{(3n/2)+1}が2^kのような形になるように気をつけました
結果は
C1=8=2^3
C2=32=2^5
C3=128=2^7
C4=512=2^9
やはり等比になっているけれど
ここからどうしようか悩み、帰納法でやってみようかと思い
Cn=8・4^(n-1)(nは自然数)…(※)
と推定し
(I)n=1の時、(※)は明らかに成立
(II)n=kのとき(※)が成立すると仮定し、この仮定下でn=k+1のときも(※)が成立することを示したい
…けどどうやって?
となりました
Anの項のうちBnの項であるものをがCnといっても
そうなるときのnの値は全てばらばらだし…
それ以前に方針が間違っているのでしょうか?
A 回答 (5件)
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No.5
- 回答日時:
X = { x | ∃p(pは整数 かつ x=2^p) かつ ∃m(mは整数 かつ x=3m+2)}
という集合の要素を小さい順に並べたものが求める列Cである。(「∃z(....)」は「あるzが存在して、(....)が成立つ」と読みます。)
そこで例を作ってみて、
C[1]=2^3=3×2+2, C[2]=2^5=3×10+2, C[3]=2^7=3×43+2, C[4]=2^9=3×170+2, ...
となってることを見つけた。どうやら、
C[n] = 8×4^(n-1)
になっているようだ。
と、ここまでやった。
そこで帰納法を使いたいと仰る。
> (I) n=1の時、(※)は明らかに成立
いやいや、明らかじゃないでしょう。
証明しなくてはならないのは「集合Xの最小の要素が8であること」です。だから、「8が集合Xの要素であること」を示すだけではまだ不足です。
(幸い、Xの要素が全て自然数であることは自明なので)「0?7がどれも集合Xの要素でないこと」を証明すればいいですね。
> (II)n=kのとき(※)が成立すると仮定し、この仮定下でn=k+1のときも(※)が成立することを示したい
ということは、「「Xの要素のうちで、C[k]よりも大きいもの」のうちで最小のものはC[k+1]だ」という事を証明するんです。
だから、C[k+1]∈X(つまり、C[k+1]=3m+2 となる整数mが存在し、かつC[k+1]=2^pとなる整数pが存在すること)を証明するだけではなく、さらに、C[k]<s<C[k+1]であるような自然数s全てについて、sがXの要素ではない(つまり、s=3m+2 となる整数mが存在しないか、あるいはs=2^pとなる整数pが存在しないか、少なくとも一方が成立つこと)を証明する必要があります。
自分もそれを思いました
帰納法だと、最初の自分のやり方は明らかに変だと感じました
帰納法でできたとしても明らかに大変
そこで
いろいろわかっていることを考えてみると
少なくともAnとCnはなにか関連づけることができるのではないかということと
問題文で『等比数列であること証明せよ』という微妙な言い回しがきになりました
しばらくして
『そもそもCnを基準に考えている時点でおかしいのでは?
Cnが等比ということを示すのではなく、Anの項がBnに等比的に含まれていることを示せばいいのでは?』
となりました
そこで
Anの項でBnに含まれるものを並べていくと
2^3
2^5
2^7
2^9
2^11
・
・
・
明らかにAnにおいては『奇数項のとき』Bnに含まれるものがある
ところで
Bn=3n+2
一方
An=2^n
………AnをBnに関連づけられないか?となり、無理やり3を出現させるとしたら…
An=(3-1)^n
か…
展開したら
An=3^n+nC1{3^(n-1)}(-1)+…………nC(n-1)3・(-1)^(n-1)+(-1)^n
すなわち
An=3×【整数】+(-1)^n
nについて倍数わけすると
Anは
nが偶数だと3で割った余りが1
この商をN(自然数)とすると
An=3N+1
nが奇数のときは、3で割った余りが2
An=3N+2
よってAnにおいてBnに含まれてるものが、奇数間隔で存在する
すなわち
Cnは等比が4、初項が8の等比数列
No.4
- 回答日時:
8は3*2+2
4は3*1+1
n=kで3*l+2なら
n=k+1の(3*l+2)*4=(3*l+2)*(3*1+1)は?
帰納法の証明はそうですが4倍の間の2倍が3*l+2ではないことも言わないと…
No.1
- 回答日時:
単純にやっちゃってください。
>Anの項のうちBnの項であるものをがCnといっても
>そうなるときのnの値は全てばらばらだし…
そりゃそうです。
AnとBnとCnのnは全て違うnですから。
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