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東海大学数学2012年第3問

次の条件によって定められる数列{an}がある。 a1=0, an+1=11+an (n=1,2,3,) nのとき、a_na_n=\dfrac{c_n}{b_n}と表す。ここで、b_nc_nは互いに素な自然数である。n=1のときb_1=1c_1=0n=2のときb_2=1c_2=1と定める。
  • (1) b_{n+1}c_{n+1}b_nc_nで表すと b_{n+1}=\fbox{ア}~,~c_{n+1}=\fbox{イ} である。
  • (2) pを定数とする。n\geqq2のとき、数列\{c_n\}において、漸化式c_{n+1}=p(c_n+c_{n-1})が成り立つならば、p=\fbox{ウ}である。この漸化式から c_{n+1}-\alpha{c_n}=\beta(c_n-\alpha{c_{n-1}})~,~c_{n+1}-\beta{c_n}=\alpha(c_n-\beta{c_{n-1}})~(n\geqq2) を満たす定数\alpha\betaが定まる。\alpha\gt\betaであるとき\alpha=\fbox{エ}\beta=\fbox{オ}である。
  • (3) \alpha\betaを(2)で求めたものとする。一般項c_n\alpha\betanで表すとc_n=\fbox{カ}である。また、一般項a_n\alpha\betanで表すとa_n=\fbox{キ}である。したがって、数列\{a_n\}は収束し、\displaystyle\lim_{n\to\infty}a_n=\fbox{ク}である。