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物理 高校生

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問1 古代エジプト人は、ピラミッド をつくる岩石を運ぶのに斜面を利用 したと考えられる。まず,斜面にそ って岩石を引き上げる力の大きさを 考えよう。 図1に示すように、質量 の岩石を摩擦のない斜面にそって, 図1 一定の大きさの力Fで距離sだけゆっくり引っ張り続け、地面から高さんまで引き上 げたとする。 力Fのした仕事と岩石の得た重力による位置エネルギーとが等しいとす ると、このときの力Fの大きさはいくらか。 最も適当なものを,下の①~⑤のうち. から1つ選べ。 ただし、重力加速度の大きさをgとし, 滑車の摩擦は無視できるもの とする。 仕事 ② mgh ①mg Imgs 2 次の文章は、ピラミッドづくりに関する生徒 A, B の会話である。 生徒たちの説明が科学的に 正しい考察となるように, 文章中の空欄ア イに入れる語句の組合せとして最も適当なも のを、下の①~⑥のうちから1つ選べ。 図2 Aピラミッドをつくるとき, 個々の岩石を地面か らある高さんの平面まで持ち上げ、 その平面に敷き詰める。 敷き詰めた層の上に 次の層を積むという作業のくり返しによって, ピラミッドを完成させるものとし よう。 簡単のため、 岩石の形と大きさ, 質量はすべて同じであり、 摩擦も無視す るものとしよう。 B: それぞれの層の岩石の数は、その層の面積に比例するよね。 だから, 図2のよう なピラミッドをつくる場合は, 高さんが高くなるほど, それぞれの層の岩石の数 はアね。また,個々の岩石を引き上げる仕事は, 高さとともにイね。 ア 多くなる 多くなる ③ 多くなる ④ 少なくなる ⑤ 少なくなる ① イ 大きくなる 小さくなる 変化することはない 大きくなる 小さくなる 少なくなる 変化することはない mn 13579 11 13 15 17 19 mgh 4 問3 岩石を敷き詰めて20層のピラミッドをつくるとき, 各層において必要な仕事は, どのように変化するか。 積んでいる層の数を横軸, 各層において必要な仕事を縦軸と したグラフとして, 最も適当なものを下の①~⑤のうちから1つ選べ。 仕事 mgs (5 h 13579 11 13 15 17 19 仕事 13579 11 13 15 17 19 層

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数学 高校生

数3です。 この式変形を教えてください。

192 重要 例題 113 漸化式と極限 (5) ・・・ はさみうちの原理 数列{an}が0<a<3, an+1=1+√1+an (n=1,2, 3, ・・・・・・) を満たすとき (2)3-an+1< 1/12 (3-an)を証明せよ。 3 (1) 0<a<3 を証明せよ。 (3) 数列{an} の極限値を求めよ。 指針 (1) すべての自然数nについての成立を示す→ 数学的帰納法の利用。 (2) (1) の結果,すなわち an> 0, 3-an> 0 であることを利用。 (3) 漸化式を変形して, 一般項an をnの式で表すのは難しい。 そこで, (2)で示した不等 ! 式を利用し, はさみうちの原理を使って数列 {3-an} の極限を求める。 はさみうちの原理 すべてのnについて n≦an≦gn のとき limp=limgn=α ならば n-00 7140 なお、次ページの補足事項も参照。 CHART 求めにくい極限 不等式利用で はさみうち 解答 (1) 0<an<3 ① とする。 [1] n=1のとき, 与えられた条件から①は成り立つ。 [2] n=kのとき, ① が成り立つと仮定すると 0<a<3 n=k+1のときを考えると, 0<a<3であるから ak+1=1+√1+an>2> 0 練習 ③ 113 .….... ak+1=1+√1+an <1+√1+3=3 したがって 0<ak+1 <3 よって,n=k+1のときにも ①は成り立つ。 [1], [2] から,すべての自然数nについて ①は成り立つ。 3-An -(3-an) (2) 3-an+1=2-√1+an 2+√1+an (3)(1),(2) から 0<3-an S したがって liml 2 (13) (34)=0であるから 11-00 lim(3-an)=0 1400 liman=3 n-1 ≤ (1) ² (3-a₁) 3 n-00 LE a=2, n≧2のとき an liman = a n→∞ 3 2 [類 神戸 p.174 基本事項 3 基本 105 van-1 1 数学的帰納法による。 ◄0<a₁<3 KOM 0<a から √1+an>1 an<3から √1+ak <2 <3-α>0であり、a>0か ら 2+√1+an>3 n≧2のとき, (2) から 3-an< (3-an-1) <(1) ²(3-an-2)..... n-1 · < (-/-) "¹¹ (3-as) 3 を満たす数列{an}について

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