数列 a[1]=√2,a[2]=(√2)^√2,a[3]=(√2)^(√2)^(√2),…は漸化式 a[n+1]=(√2)^a[n] (n=1,2,…)を満たしている。このとき、lim[n→∞]a[n]=2であることを示せ。なお、e>2であることは事実として用いても良い。
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No.45310 - 2017/08/12(Sat) 16:37:46
| ☆ Re: 極限 / らすかる | | | f(x)=(√2)^xとおくと f'(x)=(log√2)(√2)^x f(2)=2, f'(2)=log2なので 直線g(x)=(log2)(x-2)+2は(2,2)でf(x)に接する。 従って(√2)^x≧(log2)(x-2)+2(等号はx=2のとき) これを使って a[n]<2のとき a[n+1]=(√2)^a[n]>(log2)(a[n]-2)+2なので b[1]=√2,b[n+1]=(log2)(b[n]-2)+2とおけば n≧2のときa[n]>b[n] b[n]の漸化式からlim[n→∞]b[n]=2 (ここでe>2からlog2<1であることを使っている) またa[n]<2のときa[n+1]<2だから任意のkに対してa[k]<2 従ってb[n]<a[n]<2から 2=lim[n→∞]b[n]≦lim[n→∞]a[n]≦2なので lim[n→∞]a[n]=2
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No.45319 - 2017/08/12(Sat) 18:36:28 |
| ☆ Re: 極限 / IT | | | 別解(略解) 数学的帰納法により,任意の自然数nについて√2≦a[n]<2. a[n+1]/2 = {(√2)^a[n]}/2=(√2)^(a[n]-2) 自然対数をとると log(a[n+1])-log2=(a[n]-2)(1/2)log2 平均値の定理により log2 - log(a[n+1])=(2-a[n+1])(1/c) となるc (a[n+1]<c<2)がある。 よって、0<2-a[n+1]=(1/2)c(log2)(2-a[n])<(log2)(2-a[n]) <((log2)^n)(2-a[1]) →0(n→∞) (∵0<log2<1)
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No.45322 - 2017/08/12(Sat) 18:59:41 |
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