以下の>はすべてイコール付きだとします。
「nを自然数として、常にna^n>n^3となるようなaの最小値を求めよ」
という問題を教えてください。
nは自然数だから、a^n>n^2として良いと思うのですが、これ以降の考え
方が思いつきません。
よろしくお願いします。
以下の>はすべてイコール付きだとします。
「nを自然数として、常にna^n>n^3となるようなaの最小値を求めよ」
という問題を教えてください。
nは自然数だから、a^n>n^2として良いと思うのですが、これ以降の考え
方が思いつきません。
よろしくお願いします。
n・an ≧n3
自然数nで両辺を割ると、
an ≧n2
n乗根をとって、
a≧n\(\frac{2}{n}\)
自然数nを実数xとして、グラフを描くと、

極大となる接点を通る横線のy軸の目盛りがaの最小値となるから、
f(x)=x\(\frac{2}{x}\)を微分するために、両辺にlogをつけると、
logf(x)=log x\(\frac{2}{x}\)
2
=─・log x
x
微分して、
f′(x) 2x・(\(\frac{1}{x}\))-2・1・log x 2-2log x
────=─────────────────=────────
f(x) x2 x2
2(1-log x)・x\(\frac{2}{x}\)
f′(x)=────────────────
x2
極値を求めるために、f′(x)=0とすると、x≠0より、
1-log x=0
log x=1
∴x=e(自然対数の底 2.7182818)
f(x)にx=eを代入して、
∴a=f(e)=e\(\frac{2}{e}\)=2.0870
したがって、
aの最小値はe\(\frac{2}{e}\)……(答)
(追伸)
nは自然数だったので、e前後の自然数の2または3を代入して
f(2)=2\(\frac{2}{2}\)=2
f(3)=3\(\frac{2}{3}\)=2.0800……
より、
aの最小値は3\(\frac{2}{3}\)の方が良いようだ。