大学入試センター試験 2017年(平成29年) 本試 数学ⅡB 第3問 解説

(1)

{sn}は初項が1,公比が2の等比数列なので、
s!=1 s2=2 s3=4 である。
よって、
s1s2s3=124
s1s2s3=8
s1+s2+s3=1+2+4
s1+s2+s3=7
となる。

解答ア:8, イ:7

アドバイス

上の解説では使わなかったけれど、アは等比中項を用いても解ける。

等比中項の性質は、

復習

等比中項
abcがこの順で等比数列のとき、
ac=b2

だった。

等差中項の性質の

復習

等差中項
abcがこの順で等差数列のとき、
a+c=2b

と一緒に憶えておこう。

(2)

{sn}は初項がx,公比がrの等比数列なので、
s!=x s2=xr s3=xr2 である。
よって、
s1s2s3=xxrxr2
s1s2s3=x3r3式A
s1+s2+s3=x+xr+xr2
s1+s2+s3=x(1+r+r2)式B
となる。

この式Aが①式なので、
x3r3=a3
xr=a
である。

解答ウ:a

また、式Bが②式なので、
x(1+r+r2)=b式C
となるけど、問題文よりrabの関係式を作りたいので、xがじゃまだ。
なので、③式を
x=ar
と変形して、式Cに代入してxを消そう。
ar(1+r+r2)=b
a(1+r+r2)=br
a+ar+ar2br=0
ar2+arbr+a=0
ar2+(ab)r+a=0
となる。

解答エ:a, オ:a, カ:b, キ:a

rは等比数列{sn}の公比で、実数であるので、④式の判別式D
D0
と書ける。
よって、
D=(ab)24aa0
    a22ab+b24a20
        3a22ab+b20
           3a2+2abb20
である。

解答ク:3, ケ:2

(3)

③式,④式にa=64b=336を代入して、
xr=64③' 64r2+(64336)r+64=0④' である。
この連立方程式を解く。

④'式の両辺を16で割って、
4r2+(421)r+4=0
より、
4r217r+4=0
(4r1)(r4)=0
r=14,4
となるけど、問題文より公比r1より大きいので、
r=4
である。

解答コ:4

これを③'式に代入して、
4x=64
x=16
である。

解答サ:1, シ:6

以上より、{sn}は、
初項:16 公比:4 の等比数列なので、一般項sn
sn=164n1
sn=4n+1
である。


{tn}
tn=4n+1log44n+1
とするので、これを変形して、
tn=4n+1×(n+1)log44
tn=4n+1×(n+1)
tn=(n+1)4n+1式D
となる。

解答ス:1, セ:1

これは「等差数列×等比数列」の形の数列なので、和を求める場合、決まった解き方があるから憶えておこう。

Unは、Tnの初項からn項までの和なので、
Un=T1+T2+T3++Tn1+Tn
と書ける。

式Dより、これはさらに
Un=242+343++n4n+(n+1)4n+1式E
と書ける。

式Eの両辺を4倍して、
4Un=243+344++n4n+1+(n+1)4n+2式F
式Eから式Fを辺々引いて、

Un = 242 + 343 + + (n+1)4n+1
) 4Un = 243 + + n4n+1 + (n+1)4n+2
(14)Un = 242 + 43 + + 4n+1 - (n+1)4n+2

となるけど、赤い部分は
初項:43 公比:4 項数:n1 の等比数列の和なので、
43(14n1)14
と書ける。

なので、
(14)Un=242+43(14n1)14(n+1)4n+2
となる。

これを計算して、
3Un=242+434n+23(n+1)4n+2
3Un=2424342+134n+2(n+1)4n+2
3Un=(243)42+{13(n+1)}4n+2
3Un=2342(n+23)4n+2
3Un=3233n+234n+2
Un=3233+3n+2334n+2
Un=+3n+294n+2329
である。

解答ソ:3, タ:2, チ:9, ツ:2, テ:3, ト:2, ナ:9