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 【2024共通テスト(第1日程)】数学ⅡB:第4問 数列|等差数列、漸化式、数学的帰納法 

2024年入試問題

(1)、(2)問題《ア~コ》

(1)、(2)解答・解説《ア~コ》

(1)\(a_{n+1}-a_{n}=14\),\(a_{1}=10\) のとき

数列 \(\left\{a_{n}\right\}\) は等差数列であるから

\(a_{n}=a_{1}+14(n-1)\) ・・・《オカ》 

よって,\(a_{n}=14n-4\)

ゆえに,\(a_{2}=24\) ,\(a_{3}=38\) ・・・《ア~エ》

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(2)\(2b_{n+1}-b_{n}+3=0\) より

\(b_{n+1}=\displaystyle\frac{1}{2}b_{n}-\displaystyle\frac{3}{2}\)

\(\alpha=\displaystyle\frac{1}{2}\alpha-\displaystyle\frac{3}{2}\) \(\iff\) \(\alpha=-3\)

よって,\(b_{n+1}=\displaystyle\frac{1}{2}b_{n}-\displaystyle\frac{3}{2}\)

\(\iff\) \(b_{n+1}+3=\displaystyle\frac{1}{2}(b_{n}+3)\)

数列 \(\left\{b_{n}+3\right\}\) は、初項が \(b_{1}+3\) 、公比が \(\displaystyle\frac{1}{2}\) の等比数列であるから、

\(b_{n}+3=(b_{1}+3)\left(\displaystyle\frac{1}{2}\right)^{n-1}\)

したがって、\(b_{n}=(b_{1}+3)\left(\displaystyle\frac{1}{2}\right)^{n-1}-3\) ・・・《キ~コ》

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(3)の(ⅰ)(ⅱ)問題《サ~ツ》

(3)の(ⅰ)(ⅱ)解答・解説《サ~ツ》

\((c_{n}+3)(2c_{n+1}-c_{n}+3)=0\) ・・・①

(ⅰ) \(c_{1}=5\) のとき

\((c_{1}+3)(2c_{2}-c_{1}+3)=0\)

\(8(2c_{2}-2)=0\)

よって \(c_{2}=1\) ・・・《サ》 

 

\(c_{3}=-3\) のとき

\((c_{2}+3)(2c_{3}-c_{2}+3)=0\)

\((c_{2}+3)^2=0\)

よって,\(c_{2}=-3\) ・・・《シス》

同様に,\(c_{1}=-3\) ・・・《セソ》 

(ⅱ) \(c_{3}=-3\) のとき,\(c_{4}\) について

\((c_{3}+3)(2c_{4}-c_{3}+3)=0\) より \(c_{4}\) がどのような値でも成立する

・\(c_{3}=-3\),\(c_{4}=5\) のとき

\((c_{4}+3)(2c_{5}-c_{4}+3)=0\)

\(8(2c_{5}-2)=0\)

よって \(c_{5}=1\) ・・・《タ》 

・\(c_{3}=-3\),\(c_{4}=83\) のとき

\((c_{4}+3)(2c_{5}-c_{4}+3)=0\)

\(87(2c_{5}-80)=0\)

よって \(c_{5}=40\) ・・・《チツ》 

(3)の(ⅲ)問題《テ》

(3)の(ⅲ)解答・解説《テ》

\((c_{n}+3)(2c_{n+1}-c_{n}+3)=0\) ・・・①

命題A 数列 \(\left\{c_{n}\right\}\) が①を満たし,\(c_{1}\not=-3\) であるとする.このとき,すべての自然数 \(n\) について \(c_{n}\not=-3\) である.

すべての自然数 \(n\) に対する証明であるから,数学的帰納法を用いて示せばよい.

つまり,③ \(n=k\) のとき \(c_{n}\not=-3\) が成り立つと仮定すると, \(n=k+1\) のとき \(c_{n}\not=-3\) が成り立つ・・・《テ》ことを示せばよい.

実際,このようにして命題Aが真であることを証明できる.

(3)の(ⅳ)問題《ト》

(3)の(ⅳ)解答・解説《ト》

(Ⅰ)について

(3)の(ⅲ)で命題A『 \(c_{1}\not=-3\) ⇒ すべての自然数 \(n\) について \(c_{n}\not=-3\) 』が成り立つことが分かった.

この命題Aより,\( c_{1}=3\) かつ \(c_{100}\not=-3\) は満たさない.

ゆえに(Ⅰ)は偽である

 

(Ⅱ)について

\(c_{1}=-3\) のとき,

\((c_{1}+3)(2c_{2}-c_{1}+3)=0\) より \(c_{2}\) がどのような値でも成立する

ここで \(c_{2}=-3\) とすると同様に,\(c_{3}\) がどのような値でも成立する

\( c_{1}=c_{2}= c_{3}=\cdots= c_{100}=-3\) とできるため,(Ⅱ)は真

 

(Ⅲ)について

\(c_{1}=-3\) のとき,

\((c_{1}+3)(2c_{2}-c_{1}+3)=0\) より \(c_{2}\) がどのような値でも成立する

ここで \(c_{2}=-3\) とすると同様に,\(c_{3}\) がどのような値でも成立する

\( c_{1}=c_{2}= c_{3}=\cdots= c_{99}=-3\) とすると,\(c_{100}\) がどのような値でも成立するので,\(c_{100}=3\) とできる.ゆえに(Ⅲ)は真

(Ⅰ)~(Ⅲ)の真偽の組合せとして正しいものは《ト:④》 

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