東京理科大理(数理)数学'09[4]

対数を自然対数とする。数列 ()
により定める。ただし、とする。次の問いに答えよ。
(1) を求めよ。
(2) を求めよ。
(3) 曲線x軸および2直線で囲まれた図形をx軸のまわりに1回転してできる回転体の体積をとする。を求めよ。
(4) (3)で求めたに対して、を求めよ。
(5) (3)で求めたに対して、不等式
 ()
が成り立つことを証明せよ。


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解答 数学Vの範囲全般にわたる計算問題です。

(1)

 (C:積分定数) ・・・@ (三角関数の積分を参照)
これより、
よりとなるので、

より、
......[]

(2) @より、
よりとなるので、
......[]

(3)  (x軸のまわりの回転体を参照)
(2)の結果を用いて、
......[]

(4) のとき、
 (数列の極限を参照)
......[]

(5)



のとき、より、
 (証明終)
別解.の形から、が従う3項間漸化式を考えます。
2解とする2次方程式は、
この2次方程式を特性方程式とする3項間漸化式は、
 ・・・A
です。そこで、Aが成立するかどうか確かめてみると、


となるので、Aが成立します。に対して、よりですが、より、となるので、


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