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) との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,実数に対しては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
と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。これをとについて足すと 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,はより少し小さい。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。