数列{an}はa1=1、a2=1、an+2=an+1+an(n≧1)を満たしている。a2024を13で割った余りを求めよ。
(注)
数列{an}→小学生は無視して考えればよいでしょう。
an→n番目の数(他も同様)


この問題を見ると、2年前京大医学部に受かった教え子のことを思い出します。
東京出版のマスターオブ整数にフィボナッチ数列(1,1,2,3,5,8,13,・・・)の一の位の周期性の問題があって、当時高1の教え子がその問題に取り組み、「一の位の数を書き出して周期を見つけて解いたけど、これって何十個も書き出して周期を見つけるしかないんですか」と質問してきました。
「東京出版ならちゃんとした解法を書いているでしょ」と言うと、「別解みたいなところに書いてあったけど、紙面の関係で説明が省略されてる」と言われたので、確認すると本当に詳細が省略されていました(笑)。
結局、以下のように、この一橋の問題と同じ作業を行い、説明すると納得していました。
 1番目 □
 2番目 〇
 3番目 □×1+〇×1
 4番目 □×1+〇×2
 5番目 □×2+〇×3
 6番目 □×3+〇×5
 7番目 □×5+〇×8
 8番目 □×8+〇×13
 9番目 □×13+〇×21
10番目 □×21+〇×34
11番目 □×34+〇×55
12番目 □×55+〇×89
13番目 □×89+〇×144
14番目 □×144+〇×233
15番目 □×233+〇×377
16番目 □×377+〇×610=□×370+□×7+〇×610→□×7
17番目 □×610+〇×987=□×610+〇×980+〇×7→〇×7
1、7、7×7=49→9、7×7×7→9×7=63→3、7×7×7×7→3×7=21→1、・・・となり、(△×15+1)番目((△×15+2)番目)(△=0、1、2、・・・)は1、7、9、3の4個の数の繰り返しとなり、周期が15×4=60個であることがわかり、あてもなく延々と数を書き出すことが防げるわけです。

なお、フィボナッチ数列に大体どういう数字があるかということは把握しておくとよいと思います(一の位(10で割った余り)を考えるときは、フィボナッチ数列に10の倍数(610)があるということを把握していれば、そこまで書き出せばいいということが事前にわかりますし、一橋の問題のように、13で割った余りを考えるときは、フィボナッチ数列に13があるということを把握していれば、そこまで書き出せばいいということがわかりますね)。
上で書き出したことからわかるように、フィボナッチ数列の一の位の周期性の問題の場合、今回取り上げた一橋の問題より周期が長いので、きっちりとした解き方をしないとかなり面倒になるんですよね。
一橋の問題はいまいちな解き方でも28個書き出せば何とかなります。
因みに、2023年の渋幕の中学入試で同じような問題が出されたことがあります(2008年にも出されています(渋谷教育学園幕張中学校2008年2次算数第3問)が、3で割った余りを考える問題なので、上のようなことを考えずに、3で割った余りを書き出してしまったほうがはやいでしょう)。

機会があれば取り上げて解説したいと思います。

最後に、フィボナッチ数列、トリボナッチ数列、テトラナッチ数列を少し書き並べておきます。

(参考)
フィボナッチ数列:最初の2項が0、1で、以後の項が直前の2項の和になっている数列
 0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,610,・・・
トリボナッチ数列:最初の3項が0、0、1で、以後の項が直前の3項の和になっている数列
 0,0,1,1,2,4,7,13,24,44,81,149,274,504,・・・
テトラナッチ数列:最初の4項が0、0、0、1で、以後の項が直前の4項の和になっている数列
 0,0,0,1,1,2,4,8,15,29,56,108,208,401,773,・・・
詳しくは、下記ページで。
 一橋大学2024年後期数学第5問・選択問題[1](問題)

 一橋大学2024年後期数学第5問・選択問題[1](解答・解説)

 

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