ujinao

名古屋大 理系数学2014 大問4(1)(2)

どなたか採点お願いします!

汚い答案ですみません!

(問題)

負でない整数Nが与えられたとき、負でない整数Nが与えられたとき、

a1=N,an+1=[an2](n=1,2,3...)a_1=N,a_{n+1} = [\dfrac{a_n}{2}](n=1,2,3...)

で数列an{a_n}を定める。

(1)a3=1となるような整数Nをすべて求めよ。(1)a_3=1となるような整数Nをすべて求めよ。

(2)0<N<210を満たす整数Nの内で、Nから定まる数列anのある項が2となるようなものはいくつあるか。(2)0< N < 2^10を満たす整数Nの内で、Nから定まる数列{a_n}のある項が2となるようなものはいくつあるか。

⚠[][]はガウス記号です









回答 1件

ベストアンサー

sHlcNRe46

(1)は完璧です。

(2)も答えはおそらく合っていますし、解答の方針としても悪くないと思いますが、少し論理の飛躍があるように感じます。


気になった点は 22 点あります。

まず、解答のはじめに k=1,2,⋯k=1,2, \cdots としていますが、k=1k=1 の場合は ak−1a_{k-1} が定義できないので k=2,3,⋯k=2,3,\cdots としたうえで、k=1k=1 は個別に考えるべきです。


また、2≦12an−1<32 \leqq \dfrac{1}{2}a_{n-1} < 3 が成り立つときに、

「すなわち 2≦(12)k−1a1<32 \leqq \Bigl(\dfrac{1}{2}\Bigr)^{k-1}a_{1} < 3 」とする不等式の評価について、もう少し説明がほしいと思ってしまいます。

その答案だと、12an−1=(12)k−1a1\dfrac{1}{2}a_{n-1}=\Bigl(\dfrac{1}{2}\Bigr)^{k-1}a_1 が成り立つように感じられるからです。この等式は成り立っていません。


その後の解答は、写真が不明瞭な部分もあって読みにくかったので、あまり意図が伝わってきませんでした。申し訳ありません。



私なら、次のように記述します。


まず、an2−1<an+1≦an2\dfrac{a_n}{2}-1< a_{n+1} \leqq\dfrac{a_n}{2} であるから、整数 ll に対して an+1=la_{n+1}=l となるような ana_n は、an=2la_n=2l または an=2l+1a_n=2l+1 の 22 つが存在する。


また、自然数 mm に対して 2m+1≦an<2m+22^{m+1} \leqq a_n < 2^{m+2} が成り立っているとき、2m≦an+1<2m+12^m \leqq a_{n+1} < 2^{m+1} が成り立つ。


ここで、2k≦N<2k+1(k=1,2,⋯ ,9)2^k \leqq N < 2^{k+1} \quad (k=1,2,\cdots,9) の中で、an=2a_n=2 となる項が存在しないものの個数を考える。


k=1k=1 のとき 2≦N<42 \leqq N <4 である。

N=3N=3 で a2=1a_2=1であり、N=4N=4 で a2=2a_2=2 だから、an=2a_n=2 となる項が含まれないのは N=3N=3 のみである。


したがって、an=2a_n=2 となる項が存在しないための必要十分条件は、2≦an<42 \leqq a_n <4 の範囲の ana_n について an=3a_n=3 が成り立っていることである。


k=2k=2 のときは、4≦N<84 \leqq N <8 であり、an=3a_n=3 となる項が含まれるときは N=6,7N=6,7 である。


同様に考えていくことで、2k≦N<2k+12^k \leqq N < 2^{k+1} を満たす NN に対して、an=3a_n=3 となる項が存在するものの個数は 2k−12^{k-1} 個である。

したがって、2≦N<2102 \leqq N < 2^{10} の NN で an=2a_n=2 となる項を含まないものの個数は

∑k=192k−1=29−12−1=511\sum_{k=1}^{9} 2^{k-1} = \dfrac{2^9-1}{2-1} =511

である。これに N=1N=1 を加えた 512512 個が題意を満たさないものの個数なので、求める NN の個数は

1023−512=511 個である。1023-512=511 \text{ 個である。}



  • ujinao
    お礼

    とても丁寧に回答してくださりありがとうございます!!

関連する質問

関連する記事

質問する