(1) 正方形の半分に色を塗り、残った部分の半分に色を塗り、さらに残った部分の半分に色を塗るという操作を繰り返したとき、極限でどこまで色を塗れるか答える問題です。 (2) 無限個の数の和に関する問題です。(具体的な内容は記載されていません。)

解析学無限級数等比数列極限面積
2025/6/25

1. 問題の内容

(1) 正方形の半分に色を塗り、残った部分の半分に色を塗り、さらに残った部分の半分に色を塗るという操作を繰り返したとき、極限でどこまで色を塗れるか答える問題です。
(2) 無限個の数の和に関する問題です。(具体的な内容は記載されていません。)

2. 解き方の手順

(1) まず、正方形の面積を1とします。
1回目の操作で塗る面積は 12\frac{1}{2} です。
2回目の操作で塗る面積は残りの半分の 12×12=14\frac{1}{2} \times \frac{1}{2} = \frac{1}{4} です。
3回目の操作で塗る面積は残りの半分の 12×14=18\frac{1}{2} \times \frac{1}{4} = \frac{1}{8} です。
このように、塗る面積は 12,14,18,...\frac{1}{2}, \frac{1}{4}, \frac{1}{8}, ... となります。
これは初項 12\frac{1}{2}、公比 12\frac{1}{2} の等比数列です。
この等比数列の無限和を求めます。
等比数列の無限和の公式は、 r<1|r| < 1 のとき、S=a1rS = \frac{a}{1-r} です。
ここで、a=12a = \frac{1}{2}r=12r = \frac{1}{2} なので、
S=12112=1212=1S = \frac{\frac{1}{2}}{1-\frac{1}{2}} = \frac{\frac{1}{2}}{\frac{1}{2}} = 1 となります。
したがって、極限においては正方形全体を塗りつぶすことができます。
(2) 問題文だけでは解き方が判断できません。具体的な数列や条件が提示されていれば解くことができます。

3. 最終的な答え

(1) 正方形全体
(2) 問題文から答えを導けません

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