東京理科大学
2012年 理工(物理・応用生物科・経営工) 第1問

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次の文章中の[ア]から[ラ]までに当てはまる数字0~9を求めて記入せよ.ただし,分数は既約分数として表しなさい.(1)数列{a_n},{b_n}(n=1,2,3,・・・)は次の関係式を満たすとする.a_1=0,{\begin{array}{l}b_n=1/5a_n+1\a_{n+1}=3b_n+2\end{array}.(n=1,2,3,・・・)このとき,b_1=[ア]で,n\geq1に対してb_{n+1}=\frac{[イ]}{[ウ]}b_n+\frac{[エ]}{[オ]}となる.これより,b_n=\frac{[カ]}{[キ]}-\frac{[ク]}{[ケ]}(\frac{[コ]}{[サ]})^{n-1}(n\geq1)となるので,\lim_{n→∞}b_n=\frac{[シ]}{[ス]},\qquad\lim_{n→∞}\frac{b_{2n}-b_n}{b_{n+1}-b_n}=\frac{[セ]}{[ソ]}となる。また,Σ_{n=1}^{∞}(a_{2n}-a_n)=\frac{[タ][チ][ツ]}{[テ][ト]}である.(2)複素数z=cosθ+isinθ(0\leqθ<2π)に対して,複素数\omegaを\omega=(4+3i)z+6i\overline{z}で定める.ただし,iは虚数単位を,\overline{z}=cosθ-isinθはzと共役な複素数を表す.いまzの実部と虚部がともに0以上となる範囲でθを動かす.このとき,\omegaの実部の最大値は[ナ],最小値は[ニ]であり,\omega\overline{\omega}の最大値は[ヌ][ネ][ノ],最小値は[ハ][ヒ]である.ただし,\overline{\omega}は\omegaと共役な複素数を表す.(3)x>0で定義された微分可能な関数f(x)が,f´(x)=2logx+\frac{1}{7-2e}∫_1^{e}\frac{f(t)}{t}dt,f(1)=0を満たすとする.ここで,f´(x)はf(x)の導関数,logは自然対数,eは自然対数の底である.f(x)を求めると,f(x)=[フ]xlogx-\frac{[ヘ]}{[ホ]}x+\frac{[マ]}{[ミ]}(x>0)となる.関数f(x)はx=e^{-\frac{[ム]}{[メ]}}のとき,最小値-[モ]e^{-\frac{[ヤ]}{[ユ]}}+\frac{[ヨ]}{[ラ]}をとる。
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次の文章中の$\fbox{ア}$から$\fbox{ラ}$までに当てはまる数字$0$~$9$を求めて記入せよ.ただし,分数は既約分数として表しなさい.
(1) 数列$\{a_n\},\ \{b_n\} \ \ (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$は次の関係式を満たすとする. \[ a_1=0, \quad \left\{ \begin{array}{l} b_n=\displaystyle\frac{1}{5}a_n+1 \\ a_{n+1}=3b_n+2 \end{array} \right. \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \] このとき,$b_1 = \fbox{ア}$で,$n \geq 1$に対して$b_{n+1} = \displaystyle\frac{\fbox{イ}}{\fbox{ウ}} b_n + \frac{\fbox{エ}}{\fbox{オ}}$となる.これより, \[ b_n = \displaystyle\frac{\fbox{カ}}{\fbox{キ}} - \frac{\fbox{ク}}{\fbox{ケ}} \left(\frac{\fbox{コ}}{\fbox{サ}} \right)^{n-1} \quad (n \geq 1) \] となるので, \[ \lim_{n \to \infty} b_n = \frac{\fbox{シ}}{\fbox{ス}}, \qquad \lim_{n \to \infty} \frac{b_{2n}-b_n}{b_{n+1}-b_n} = \frac{\fbox{セ}}{\fbox{ソ}} \] となる。また, \[ \sum_{n=1}^{\infty} (a_{2n}-a_n) = \frac{\fbox{タ}\fbox{チ}\fbox{ツ}}{\fbox{テ}\fbox{ト}} \] である.
(2) 複素数$z = \cos\theta + i\sin\theta \ \ (0 \leq \theta<2\pi)$に対して,複素数$\omega$を \[ \omega = (4+3i)z + 6i\,\overline{z} \] で定める.ただし,$i$は虚数単位を,$\overline{z}=\cos\theta-i\sin\theta$は$z$と共役な複素数を表す. いま$z$の実部と虚部がともに$0$以上となる範囲で$\theta$を動かす.このとき,$\omega$の実部の最大値は\fbox{ナ},最小値は\fbox{ニ}であり,$\omega \overline{\omega}$の最大値は\fbox{ヌ}\fbox{ネ}\fbox{ノ},最小値は\fbox{ハ}\fbox{ヒ}である.ただし,$\overline{\omega}$は$\omega$と共役な複素数を表す.
(3) $x>0$で定義された微分可能な関数$f(x)$が, \[ f^\prime(x) = 2\log x + \frac{1}{7-2e} \int_1^{e} \frac{f(t)}{t}\, dt, \quad f(1)=0 \] を満たすとする.ここで,$f^\prime(x)$は$f(x)$の導関数,$\log$は自然対数,$e$は自然対数の底である.$f(x)$を求めると, \[ f(x) = \fbox{フ} x\log x - \frac{\fbox{ヘ}}{\fbox{ホ}} x + \frac{\fbox{マ}}{\fbox{ミ}} \quad (x>0) \] となる.関数$f(x)$は$\displaystyle x=e^{-\frac{\fbox{ム}}{\fbox{メ}}}$のとき,最小値 \[ -\fbox{モ}e^{-\frac{\fbox{ヤ}}{\fbox{ユ}}} + \frac{\fbox{ヨ}}{\fbox{ラ}}\] をとる。
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詳細情報

大学(出題年) 東京理科大学(2012)
文理 理系
大問 1
単元 行列とその応用(数学C)
タグ 空欄補充文章数字分数既約分数数列関係漸化式数列の和複素数
難易度 未設定

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