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定積分に関する評価と極限についての問題です。
(1) は基本的な積分計算で、ここは落とせません。
(2) が文句なしの難問です。
まず一般項 \(I_{n}\) は求められません。
難関大志望者であれば、これは必ずインストールしておきましょう。
ただ、求められないという判断をするにあたっては
「求められるものは求められる」と言えることが大切です。
自分の勉強不足で求められないのか、人類レベルで求められないのか
本当は求められるのに自分の勉強不足で求められず、はさみうちという方針に走っても、それは迷走でしょう。
ですから、まずは基本的な積分計算についてはきちんと準備をしておき、手に豆のできるような計算練習をしておくことが大切です。
今回の \(I_{n}\) については人類レベルで求められないでしょう。
そこで、等式をあきらめ不等式をつないでいきます。
はさみうちというものの、どうやってはさむのかで困っている受験生が多いのも分かります。
定積分の評価の際、指針となる言葉としては
という言葉です。
【定積分と不等式評価についての基礎シリーズについてはこちら】
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大抵の定積分の評価についてはこれで倒せるのですが、本問はそれが通用しません。
【戦略】の中で失敗した様子をお見せするとともに、リカバリーについて解説します。
まずは解答を見る前に、様々な試行錯誤を考えてみてほしいと思います。
追記(2024年7月27日)
読者様から解答例に誤りがあることをご指摘いただきました。
その解答PDFは削除し、新しいものに差し替えました。
ご迷惑をおかけし、申し訳ありませんでした。
解答はコチラ