極限 問題

問1 (1)直線Ln:y=x/nとy軸およびx軸に平行な直線y=m(m>0)で囲まれた領域をDnとする.
Dnの周上の格子点および内部の格子点の数をあわせたものをP(n)とする.
Dnの面積をM(n)とする.
このとき, lim_{n→∞}M(n)/P(n)は収束するか.
収束しないならばその証明を, 収束するならばその証明と極限値を求めよ.
(2)直線Lnの代わりにに放物線Cn:y=x2/n2を考える.
このとき,y軸, y=mとCnとで囲まれた部分をDnとし,
その面積をM(n),周も込めてDn内にある 格子点の数をP(n)とする.
このとき, lim_{n→∞}M(n)/P(n) は収束するか.
収束しないならばその証明を, 収束するならばその証明と極限値を求めよ.
出典:葵玲様ご提供 解答は後日

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問2(極限単純計算) 次の極限を(存在するならば)求めよ。
なお、特に断らない限り、eは自然対数の底で、logは自然対数とします。
(1) limx→0(tanx-sinx)/x3  (2) limx→0tan2x/(√(2+x)-√(2-x))
(3) limx→∞(3x-1)sin{log(x-2)-logx}
(4) limn→∞(x2nsin(πx/2)+xn+x)/(x2n+1)(xは実数定数)
(5)以降は随時追加します。
出典:典型題 解答はこちら

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問3 (1) 2以上の任意の自然数nと正の実数hに対し、次が成り立つことを示せ。
      (1+h)n≧(1/2)n(n-1)h2
(2) (1)を用いて、|r|<1なる実数rに対し、次が成り立つことを示せ。
      limn→∞nrn=0
# 気が向いたらさらに設問を追加します。
出典:典型題 解答はこちら

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問4 iを虚数単位とする。 複素数列{αn}={xn+yni}(各xn,ynは実数)が
α=x+yi(x,yは実数)に収束することを次の{☆]で定義する。
「limn→∞xn=x, limn→∞yn=yが共に成り立つ」…[☆]
(1) [☆]の成立とlimn→∞n-α|=0が同値であることを示せ。
(2) 座標平面上の原点をP0(0,0)とし、P0からx軸正方向に1進んだ点をP1(0,0)とする。
更に、向きを正方向に60°変えて線分P0P1の長さの半分だけ進んだ点をP2とする。
更に、向きを正方向に60°変えて線分P1P2の長さの半分だけ進んだ点をP3とする。
一般に、点Pn(nは正整数)から、ベクトルPn-1Pnを正方向に60°回転した方向に
線分Pn-1Pnの長さの半分だけ進んだ点をPn+1とする。
このようにしてできる点列{Pn}の極限となる点の座標を求めよ。
出典:典型題 解答はこちら

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問題5 c,kを正の実数定数とし、数列{an}をa1=c, an+1=√(an+k)と定める。
(1) n→∞のとき{an}が収束すると仮定して、そのときの極限を求めよ。
(2) {an}が実際に(1)で求めた値に収束することを示せ。

出典:典型題 解答はこちら

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問6 xy平面上にy=-1を準線、点F(0,1)を焦点とする放物線がある。
この放物線上の点P(a,b)を中心として、準線に接する円Cを描き、接点をHとする。
a>2とし、円Cとy軸との交点のうちFと異なるものをGとする。
扇形PFH(中心角の小さい方)の面積をS(a)、△PGFの面積をT(a)とするとき、
lima→+∞T(a)/S(a) の値を求めよ。

出典:89年東大 解答はこちら

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問7 nを自然数とする。このとき
 lim[n→∞]n|sinπ√(n2+1)|
の値を求めよ。

出典:fan様ご提供 解答はこちら

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問8 (1) n人の男性がいるとする。 女性Aさんとn-1人の女性たちを考える。
男性が女性の中から1/nの確率でひとりを指名するとき、
Aさんが誰からも指名されない確率をpnとする。
limn→∞pn を求めよ。
(2) 1からnまでの数字が書かれたn個の箱とn枚の紙があるとする。
1つの箱に1枚ずつ紙を入れたとき、どんなiに対しても
iの書かれた箱にiの書かれた紙が入っていない確率をpnとする。
limn→∞pnを求めよ。

出典:葵玲様ご提供 解答は後日

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問9 (1) a>0とする。2n次方程式x2n-a2n=0を解け。
(2) 実数aに対して、多項式x2n-a2nを実数の範囲で因数分解せよ。
(3) {1+x/(2n)}2n-{1-x/(2n)}2n
数列a, bと定数kを用いて
  kxΠ[m=1 to n-1](1+bmx+amx2)
と表される事を示しa, bの一般項、及びkの値を求めよ。
(4) Σ[k=1 to n-1]akをnの有理式で表せ。
(5) (4)の結果を用いてΣ[k=1 to ∞]1/k2を求めよ。
ただし 0<x<π/2でsinx<x<tanxである事を用いてよい。

出典:nabeX様ご提供 解答はこちら

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問10 f(1)=0となる任意の3次関数f(x)について、
綾乃さんと秀哉くんの2人は次の様に言いました。
綾乃「limx→1f(x)/(x-1)=0ならば、f(x)は(x-1)2で割り切れるわ。」
秀哉「点(1,f(1))における接線に平行な接線が必ず存在するよ。」
2人の言っていることは正しいでしょうか。
正しければ証明し、間違っていたら反例を挙げて下さい。

出典:源秀哉様ご提供 解答はこちら

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問題11 a は0<a<π を満たす定数とする。
n = 0, 1, 2, … に対し、nπ<x<(n + 1)π の範囲に
sin(x + a) = x sin x を満たす x がただ一つ存在するので、この値をxn とする。
このとき、次の極限値を求めよ。
(1)  limn→∞(xn- nπ)   (2)  limn→∞n(xn- nπ)

出典:98年京大後期 解答はこちら

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問題12 方程式xn + xn-1 +… + x - n + 1 = 0 (n = 1,2,…)について以下の問いに答えよ。
(1) 上の方程式は負でない実数解をただ1つしかもたないことを示せ。
また、この解をsnとおくと、0≦ sn<1であることを示せ。
(2) gn(x)=(1/n)Σk=1nxkとおくと、0≦x≦1のときgn(x)≧ gn+1(x)であることを示せ。
(3) s1<s2<…<s2<…<1であることを示せ。
(4) sn≧1 - 1/nを示すことにより、limn→∞sn = 1であることを示せ。

出典:高知大 解答はこちら

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問題13 等式cos 2x+cx2≧1が全ての実数xについて成り立つような定数cの範囲を求めよ。

出典:00 北大 解答はこちら

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問題14  相撲の千秋楽、実力互角な3人の力士A, B, Cによる優勝決定戦(巴戦)を考える。ルールは次の通り。

  • 第1戦はクジで選ばれた二人の力士、たとえばAとBが対戦。
  • 第2戦は第1戦の勝者(たとえばA)と控えの力士Cが対戦。ここでAが勝てばAの優勝。もしCが勝ったら第3戦へ。
  • 第3戦は第2戦の勝者Cと控えの力士Bが対戦。ここでCが勝てばCの優勝、もしBが勝ったら第4戦へ。
  • 以下同様に進めて、最初に2回連続して勝った力士を優勝とする。

}さて、巴戦は最初にクジで選ばれた2人の力士にとって有利か不利か。

出典:有名問題 解答はこちら

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問題15  ak = (sin k)/|sin k| (k = 1,2,3,…)のとき、limn→∞(1/n)Σk=1nakak+1を求めよ。

出典:芝浦工大 解答はこちら

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