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北海道大学 2016年度
後期・理系数学 後期 第4問

問題

自然数に対して

とおく。

(1) を求め,

が成り立つことを示せ。

(2) の1の位の数をそれぞれ求めよ。

(3) の1の位の数を求めよ。ただし,実数に対してを超えない最大の整数を表す。たとえばである。

出典:北海道大学 2016年度 後期日程 第2次学力試験 後期・理系 後期 第4問

方針

はいずれも方程式を満たすため,和も同じ漸化式を満たす。(2)は漸化式を1の位,つまり10を法として計算し,周期を確認する。(3)はかつ1000が偶数であることから,は整数より少し小さいので,床関数はになる。

解答

(1)

であり である。

ここで,またはとすると,どちらも を満たす。したがって である。これをについて足すと が成り立つ。

(2)

1の位だけを考えるため,漸化式を10で割った余りで計算する。初めの値は である。漸化式から順に求めると,1の位は と並び,この後またに戻るので周期12で繰り返す。したがって である。よっての1の位は2,の1の位は6である。

(3)

であり,1000は偶数なので である。したがって は整数であり,より少し小さい。よって である。

(2)で見たようにの1の位は周期12であり だから,の1の位はの1の位と同じで4である。したがっての1の位は である。