いろいろな数学的帰納法の練習問題(全3問・解答つき)

数学B「いろいろな数学的帰納法」(数学的帰納法)の練習問題を3問まとめました。解答は各問のすぐ下に折りたたんであります。そのまま印刷すれば、解答の見えない問題プリントになります。

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問題1いろいろな数学的帰納法~その1~

漸化式

で定められる数列の一般項 の式で表せ。

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漸化式 を代入すると

また、 を代入すると

また、 を代入すると

となるので

と推定できる。

以下、この推定が正しいことを数学的帰納法を用いて証明する。

  1. のとき

    となるので、確かに は成り立つ。

  2. のとき( はある自然数とする) が成り立つと仮定する、つまり

    を仮定する。

    このとき、 とおいた場合の成立、つまり

    が成り立つのを以下に示す。

    よって、 のとき が成り立つと仮定すれば、 の場合も が成り立つことがいえた。

以上の1。2。によって、数学的帰納法からすべての自然数 について、 は成り立つ。

よって の一般項は

問題2いろいろな数学的帰納法~その2~

とするとき、すべての自然数 において

次多項式で表される

ことを証明せよ。

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  1. のとき

    となり、確かに は成り立つ。

    のとき

    となり、こちらも確かに は成り立つ。

  2. のとき( はある自然数とする) が成り立つと仮定する、つまり

    が成り立つと仮定する。ただし、式 次多項式を意味するものとする。

    このとき、 とおいた場合の成立、つまり

    が成り立つことを以下に示す。

    次多項式、 次多項式であり、その差 は、必ず 次多項式になる。

    たとえば、2次多項式 から1次多項式 を引くと となり、2次多項式が得られる。

    よって、 次多項式となるから、 とおくことができ、これは の右辺である。

    よって、 のとき が成り立つと仮定すれば、 の場合も が成り立つことがいえた。

以上の1。2。によって、数学的帰納法からすべての自然数 について、 は成り立つ。

問題3いろいろな数学的帰納法~その3~

次の式を満たす数列 の一般項 の式で表せ。

ただし、すべての自然数 とする。

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を代入すると

また を代入すると

また を代入すると

となるので

と推定できる。

以下、この推定が正しいことを数学的帰納法を用いて証明する。

  1. のとき

    となるので、確かに は成り立つ。

  2. ( はある自然数とする)を満たす全ての で、 が成り立つと仮定する、つまり

    が成り立つと仮定する。

    このとき、 とおいた場合の成立、つまり

    が成り立つことを以下に示す。

    より

    のとき、 となることを で仮定しているので

    となる。よって

    よって、 のとき が成り立つと仮定すれば、 の場合も が成り立つことがいえた。

以上の1。2。によって、数学的帰納法からすべての自然数 について、 は成り立つ。

よって を満たす一般項