数列の問題
数列 は
を満たす。 となる最小の正の整数 を求めよ。
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
を実際に計算して規則性を見つけ、一般項を推測しましょう。推測した式は数学的帰納法で確かめます。
ヒント 2
となるので、 と推測できます。 を漸化式に代入して を計算しましょう。
ヒント 3
、 より となり、帰納法が完成します。あとは を に注意して解きます。
答えと解説
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一般項の推測
最初のいくつかの項を計算する。
これより、
と推測できる。
数学的帰納法による証明
[I] のとき、 なので は成り立つ。
[II] のとき が成り立つ、すなわち と仮定する。このとき
である。 なので は定まり、
となる。よって のときも は成り立つ。
[I], [II] より、すべての正の整数 について である。
不等式を解く
より であるから、両辺に を掛けて
となる。これを満たす最小の正の整数は である。
(確認: 、。)
したがって、求める は である。
別解
とおく。 は帰納的に確かめられる。
よって 。
なので となり、。
は 、つまり 、すなわち 。
検算: のとき で不成立。 のとき で成立。 は について単調減少なので、最小の は 26。