福田の数学〜早稲田大学理工学部2025第5問〜無理関数のグラフ上に無数の有理点が存在する証明 - 質問解決D.B.(データベース)

福田の数学〜早稲田大学理工学部2025第5問〜無理関数のグラフ上に無数の有理点が存在する証明

問題文全文(内容文):

$\boxed{5}$

$xy$平面上の曲線$C:y=\sqrt[3]{x^2+2}$と考え、

$C$上の$(0,\sqrt[3]{2})$以外の点$P(a,b)$における接線を

$\ell : y = kx +c$と表す。$C$と$\ell$の方程式から

$x$を消去して得られる$y$についての$3$次方程式

$f(y)=0$は$b$を重解としてもつので、もう$1$つの解を

$b'$とする。

ただし、$b'$が$3$重解のときは$b'=b$とみなす。

次の問いに答えよ。

(1)$2b+b'$を$k$のみの分数式で表せ。

(2)$b'$を$b$のみの分数式で表せ。

(3)$C$と$\ell$の共有点で、その$y$座標が$b'$であるものを

$P'(a',b')$とする。

$a$と$b$が有理数ならば、$a'$と$b'$も有理数であることを

示せ。

(4)$b$が奇数$p,q$と負でない整数$r$を用いて

$b=\dfrac{p}{2^r q}$で与えられるとする。

有理数$b'$を奇数$p',q'$と整数$s$を用いて$b'=\dfrac{p'}{2^s q'}$と

表すとき、$s$を$r$の式で表せ。

(5)$P(5,3)$が曲線$C$上の点であることを利用して、

$C$上に$x$座標と$y$座標がともに有理数であるような点が

無数に存在することを示せ。

$2025$年早稲田大学理工学部過去問題
単元: #大学入試過去問(数学)#関数と極限#関数(分数関数・無理関数・逆関数と合成関数)#学校別大学入試過去問解説(数学)#早稲田大学#数学(高校生)#数Ⅲ
指導講師: JiroFukuda Math Channel
問題文全文(内容文):

$\boxed{5}$

$xy$平面上の曲線$C:y=\sqrt[3]{x^2+2}$と考え、

$C$上の$(0,\sqrt[3]{2})$以外の点$P(a,b)$における接線を

$\ell : y = kx +c$と表す。$C$と$\ell$の方程式から

$x$を消去して得られる$y$についての$3$次方程式

$f(y)=0$は$b$を重解としてもつので、もう$1$つの解を

$b'$とする。

ただし、$b'$が$3$重解のときは$b'=b$とみなす。

次の問いに答えよ。

(1)$2b+b'$を$k$のみの分数式で表せ。

(2)$b'$を$b$のみの分数式で表せ。

(3)$C$と$\ell$の共有点で、その$y$座標が$b'$であるものを

$P'(a',b')$とする。

$a$と$b$が有理数ならば、$a'$と$b'$も有理数であることを

示せ。

(4)$b$が奇数$p,q$と負でない整数$r$を用いて

$b=\dfrac{p}{2^r q}$で与えられるとする。

有理数$b'$を奇数$p',q'$と整数$s$を用いて$b'=\dfrac{p'}{2^s q'}$と

表すとき、$s$を$r$の式で表せ。

(5)$P(5,3)$が曲線$C$上の点であることを利用して、

$C$上に$x$座標と$y$座標がともに有理数であるような点が

無数に存在することを示せ。

$2025$年早稲田大学理工学部過去問題
投稿日:2025.04.24

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$y=x^3+(k+1)x^2+kx$と$y=x^2q$とが全ての実数$q$において
共有点がただ1つである$k$の範囲を求めよ.

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$b_1=r,b_{n+1}=\frac{b_n}{2}+\frac{7}{12}(n=1,2,3,\ldots)$
$c_1=r,c_{n+1}=\frac{c_n}{2}+\frac{5}{6}(n=1,2,3,\ldots)$
ただし、$[x]$はxを超えない最大の整数とする。以下の問いに答えよ。
(1)$\lim_{n \to \infty}b_n$と$\lim_{n \to \infty}c_n$を求めよ。
(2)$b_n \leqq a_n \leqq c_n (n=1,2,3,\ldots)$を示せ。
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$a_n=\displaystyle\sum_{k=1}^n\frac{1}{\sqrt k}$,$b_n=\displaystyle\sum_{k=1}^n\frac{1}{\sqrt {2k+1}}$
とするとき、$\displaystyle\lim_{n \to \infty}a_n,\displaystyle\lim_{n \to \infty}\frac{b_n}{a_n}$を求めよ。
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