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時空 解 さんの日記

 
2021
3月 7
(日)
09:13
数検 準1級 1次:計算技能検定 問題3 の自分なりの解答
本文
皆さんこんにちは、時空 解です。

今日はさっそく、会員さんから頂いたコメント (2021年3月5日) にお応えしたいと想います。

コメントで頂いたのは「問題3の解き方」です。その問題3と言うのがこちら。
・数学検定 準1級 1次:計算技能検定 問題3
   数列 { an } の初項から第 n 項までの和を Sn とおきます。
     3an2Sn=3n  (n=1, 2, 3, )
   が成り立つとき、数列 { an } の第6項 a6 を求めなさい。
この問題は、「公益財団法人数学検定協会」サイトに掲載されている問題です。下記の順番でそこに辿り着けると想います。
・"数学検定協会のトップページ" の「学習サポート」タグをクリック
    → "実際の検定問題を見る" の「検定過去問題」をクリック
      → "検定過去問題" の「準1級」をクリック
         → "準1級(高校3年程度)" のところの "検定問題  1次 * *" の「デジタルブックで見る / 印字用PDF」のどちらかをクリック
            → 問題用紙が開きますので、問題3のところを観て下さいね。
             ( 答は上記と同じ場所の "模範解答  1次 * *" の「デジタルブックで見る / 印字用PDF」のどちらかをクリック )

では、まずは解答を記述してみます。
 
与式 3an2Sn=3n より n=1 ならば
 3a12S1=31 
ここで S1S1=a1 であるから
 3a12a1=31
これより、初項の値は
a1=3 …(1)
と分る。

次に an の漸化式を求めるため差分を調べてみる。つまり an+1an を行う。

an+1 に付いては
3an+12Sn+1=3n+1 …(2)

an
3an2Sn=3n …(3)

が成立しているのだから、an+1an の差は (1),(2) の左辺に注目すると
(3an+12Sn+1)(3an2Sn)
これを整理すると
3(an+1an)2(Sn+1Sn)

また (1),(2) の右辺より
(3n+1)(3n)=3n(31)=23n

 …(4)

(4) から S_n S_{n+1} の項を消去できれば、 a_{n+1} a_n の項のみの式となり、漸化式を得ることになる。

S_{n+1} - S_n = a_{n+1} であるからこれを (4) に代入すると
3(a_{n+1} - a_n) - 2(a_{n+1}) = 2 \cdot 3^n
整理すると
a_{n+1} = 3a_n + 2 \cdot 3^n  …(5)
を得る。

この (5) が { a_n } の漸化式である。

これで 初項 (1) と 漸化式 (5) を使って a_6 を順次求めることが出来る。

a_1 = 3
a_2 = 3 \cdot a_1 + 2 \cdot 3^1 = 3 \cdot 3 + 2 \cdot 3^1 = 15
a_3 = 3 \cdot a_2 + 2 \cdot 3^2 = 3 \cdot 15 + 2 \cdot 3^2 = 63
a_4 = 3 \cdot a_3 + 2 \cdot 3^3 = 3 \cdot 63 + 2 \cdot 3^3 = 243
a_5 = 3 \cdot a_4 + 2 \cdot 3^4 = 3 \cdot 243 + 2 \cdot 3^4 = 891
a_6 = 3 \cdot a_5 + 2 \cdot 3^5 = 3 \cdot 891 + 2 \cdot 3^5 = 3159

よって a_6 = 3159       答: a_6 = 3159


ともかく初項と与式に n n + 1 を入れて、差分を出すところから試行錯誤すればなんとかたどり着けました。
一昨日の私は、初項と与式から等差数列の d とか等比数列の r とかを求めようとしたので迷路に入ってしまいましたが、でも、昨日の朝になって
「差分をまずは求めれば何とかなるかなぁ…」
と、別の方向性を思い付いたんです。

それで試行錯誤しているうちに S の項が消去できることに気が付きました。

でも、答えが 3159 と分っているから試行錯誤することができたんですよね。
これは数検準1級の1次検定なんですからね。テスト時間内では到底答えに辿りつけないでしょうね。

それと、今日の朝に改めて青チャート式数学II (でした。2021-03-23 修正) を観てみると「第3章 15 漸化式と数列」の基本事項に似た雰囲気の解説が載っていますね。( ^^;

会員さんの問いかけに一生懸命に試行錯誤していなかったら、基本事項の "丸4" の内容は雰囲気でしか見て取れなかったでしょうね。
会員の方から問題3を提示して頂いたことで理解が少し進みました。

ちょっと話が逸れるかも知れませんが、そう言えば中学生だった時に数学の宿題が出て、その中に手応えのある問題があった時、
「これを解いたらクラスの人気者だな…」
なーんて妄想して、ムキになって解いていた自分を想い出しました。そして実際に解いた時の気持ちを想い出しています。

そんな状態だったので、数学が好きだったんだし、成績も良かったんだなぁと懐かしく想った今日です。

数学、楽しいですね。

では今日も休日を始めています。休日の充実こそ、人生の充実です。
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