画像 α'(k) の正負判定がポイントになります。
k > 2 であることに注意してください。
第 2 項の分母は k より必ず小さくなります。
k を k より小さな値で割るので、 第 2 項は 1 より大きな値です。
それを 1 から引くわけですから、 α'(k) は必ず負です。
混乱してしまったら k に適当な数字を入れて確認してください。
つまり α(k) は k > 2 で単調減少関数です。
次に k → +∞ の極限を調べます。
慣れていれば直感的に 0 と分かるのですが、さすがに解答でそう書くわけにもいきませんから、より確実に証明するために「分子を有理化」します。分数でもない式をわざわざ分数にしてみることで、この種の極限はすぐにわかります。
画像となるので、分母は +∞ となって α(k) → 0 となります。
以上から次のようなグラフを描けます:
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