大学入試センター試験 2012年(平成24年) 本試 数学ⅡB 第3問 解説

解説

an=a1+(n1)d式A
とおくと、a2=73a5=253なので、
{a1+(21)d=73a1+(51)d=253
とかける。
これを連立方程式として解く。

下の式から上の式を辺々引いて、
3d=183
3d=6
d=2

これを連立方程式の上の式に代入して、
a12=73
a1=13
となる。

解答ア:-, イ:1, ウ:3, エ:-, オ:2

初項と公差が分かったので、これを式Aに代入して、
an=132(n1)=132n+2=2n+53 である。

解答カ:-, キ:2, ク:5, ケ:3

以上の結果を等差数列の和の公式
Sn=12n(a1+an)
に代入して、
Sn=12n{13+(2n+53)}=12n(2n+43)=n2+23n である。

解答コ:-, サ:2, シ:3


k=11bk=b1なので
b1=43b1+S1式C
であり、式BよりSn=n2+23nなので、式Cは
b1=43b1+(12+231)
と表せる。

この両辺を3倍すると
3b1=4b13+2
b1=1
となる。

解答ス:1


k=1n+1bk=k=1nbk+bn+1
に①式を代入して、
43bn+1+Sn+1=(43bn+Sn)+bn+1
これに式Bを代入すると
43bn+1+{(n+1)2+23(n+1)}={43bn+(n2+23n)}+bn+1
とかける。

この両辺を3倍して、
4bn+1+{3(n+1)2+2(n+1)}={4bn+(3n2+2n)}+3bn+14bn+13(n+1)2+2(n+1)=4bn3n2+2n+3bn+1bn+1=4bn+3(n+1)23n2+2n2(n+1)

途中式 bn+1=4bn+3{(n+1)2n2}+2{n(n+1)}=4bn+3{(n+1)+n}{(n+1)n}+2(1)=4bn+3(2n+1)2
bn+1=4bn+6n+1式D
である。

解答セ:4, ソ:6, タ:1


次は、式Dを
bn+1+(n+1)+=4(bn+n+)
式E
の形に変形する。
けれど、式Dを式Eに変形するより、式Eを式Dに変形する方が楽だ。

式Eより、
bn+1+n++=4bn+4n+4
bn+1=4bn+4nn+4=4bn+3n+(3) である。これが式Dと等しいので、
{3=63=1
とかける。

よって、
=2=1
である。

解答チ:2, ツ:1


これで、式Eは
bn+1+2(n+1)+1=4(bn+2n+1)
式E'
となった。

cn=bn+2n+1式F
として、式E'に代入すると、
cn+1=4cn
となるので、{cn}は公比が4の等比数列であることが分かる。

あとはc1が分かれば{cn}の一般項が分かる。
式Fにn=1を代入して、
c1=b1+3
よりb1=1なので、
c1=1+3=4
である。

解答テ:4, ト:4

以上より、
cn=44n1=4n である。

これを式Fに代入して、
4n=bn+2n+1
bn=4n2n1
となる。

解答ナ:4, ニ:2, ヌ:2, ネ:1