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基本 例題 40 無限等比級数の応用 (4)
図形関連 2
面積1の正三角形 A。から始めて、図のように図形 A1, A2,
を作る。ここ
で, An+1 は An の各辺の三等分点を頂点にもつ正三角形を An の外側に付け加
えてできる図形である。
(1) 図形 An の辺の数 α を求めよ。
(2) 図形 An の周の長さを1とするとき,
lim ln を求めよ。
(3) 図形 An の面積をSとするとき,
HimSn を求めよ。
A1
A2
Ao
[類 香川大〕
基本39
また
21
よ
718
指針基本例題 39 同様方針はn番目とn+1番目に注目して関係式を作るである。
(1) 図形 An+1 は,図形 A の辺の数がどれだけ増えたものかを考え, an+1 を an で表
す。
(2) 図形 Am の1辺の長さをbm とすると lab
(3)図形 A”の外側に付け加える正三角形の個数は,図形 An の辺の数 α に等しい。
付け加える正三角形1個あたりの面積を(面積比)=(相似比)を利用して求め
SS+1 についての関係式を作る。
S
(1) 図形 An のそれぞれの辺が4つの辺に分かれて図形図形A
An+1 ができるから an+1=4an (n≧0)
参考
図形A1
基本例
図形
の1辺
4 辺に増加
う。
いう。
解答
=3であるから an=3.4n
......
数
1
(2) 図形 A の1辺の長さをbn とすると彼はn+1= 3
-bn
よって bo-bo (1/2)(n20)
15cmの正①: α7 は,第0項α に
注意
の国の長さは
をn回掛けると得られ
ることから。
一般
[1]
ゆえに ln=anbn=36 (314) (n ≥0)
4\n
5×3:15
な
4\n
なお,第0項から始まる
数列の一般項について,
次ページの注意 参照。
[2]
-> 1,6>0であるから
limln=lim36
=8
n→∞
00+U
[3
(3)図形 An の外側に付け加える正三角形の1つをBと
し, Bnの面積をT とする。
A1
-Bo
図形 An+1 は図形 An に正三角形B" を an個付け加えて
できるから, 面積について
Sn+1=Sn+anTn ...... 2 P.
Ao
ここで,Bm+1の1辺の長さは Bm の1辺の長さの1/3に
等しい。
練
③ 4
S=So+ao.To
よって、面積比は In : Tn+1=1: (1/2)2
ゆえに
==
T41=123T.(n20)したとき、静止す
B+1
円
SPB
PE
●止するまでボールが上する
T.: T.-1: ()