| nは2以上の自然数とする。関数f[n](x)=x^nlogx(x>0)について (1)関数Y=f[n](x)の増減、凹凸を調べ、グラフをかけ。
f'[n](x)=x^(n-1)・(nlogx+1)、f''[n](x)=x^(n-2)・{n(n-1)logx+2n-1} で f'[n](x)=0 のとき x=e^(-1/n) ←極小 f''[n](x)=0 のとき x=e^{-(2n-1)/{n(n+1)}} ←変曲点
(2)関数Y=f[n](x)の最小値をL[n]とするとき、 無限級数Σ[n=1→∞](L[n+1]/n)の和を求めよ。
L[n]=f'[n](e^(-1/n))=-1/(en) より、L[n+1]/n=-1/{en(n+1)} 部分和Σ[k=1→n]L[n+1]/n=-1/e・Σ[k=1→n]1/{k(k+1)}=-1/e・{1-1/(n+1)} より Σ[n=1→∞]L[n+1]/n=lim[n→∞]{-1/e・{1-1/(n+1)}}=-1/e
(3)曲線y=f[n](x)のX=1における接線の方程式を求めよ。
f'[n](1)=1 より、y=x-1
(4)Kを定数とするとき、Xに関する方程式x^nlogx=x+k(X>0)の解の個数を求めよ。
グラフより、方程式の解の個数は k<-1 のとき0個 k=-1 のとき1個 -1<k<0 のとき2個 0≦k のとき1個
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