質問<743>
「「数列」」
日付 2001/12/22
質問者 イオ


たびたびスミマセン、2問目ですがよろしくお願いします。
<等差数列>
等差数列5、11、17、・・・・・・(第27項)、の一般項、及び
かっこ内に示された項までの和を求めよ。

<等比数列>
等比数列1、0.5、0.25、0.125、・・・・・・の一般項と、初めから
第n項までの和を求めよ。

<数列の和>
次の数列1・3・5、2・5・9、3・7・13、4・9・17、
・・・・・・の初めから第n項までの和を求めよ。

お返事(武田)
日付 2001/12/27
回答者 武田


問1

5,11,17,………

初項5、公差6より、一般項an=5+(n-1)6=6n-1

等差数列の和の公式より、

\(S_{n}=\frac{n(a_{1}+a_{n})}{2}\)

\(S_{27}=\frac{27\{ 5+(6\cdot 27-1)\} }{2}=\frac{27\cdot 166}{2}=2241\) ………(答)


問2

1,0.5,0.25,0.125,………

分数で表すと、

\(1,\frac{1}{2},\frac{1}{4},\frac{1}{8},\cdots \cdots \cdots\)

初項1、公比 \(\frac{1}{2}\) より、一般項 \(a_{n}=1\cdot (\frac{1}{2})^{n-1}=(\frac{1}{2})^{n-1}\)

等比数列の和の公式より、

\(S_{n}=\frac{a(1-r^{n})}{1-r}\)

\(S_{n}=\frac{1\{ 1-(\frac{1}{2})^{n}\} }{1-\frac{1}{2}}=2\{ 1-(\frac{1}{2})^{n}\}\) ………(答)


問3

1・3・5、2・5・9、3・7・13、4・9・17、………

各項の1番目だけ取り出して、

1,2,3,4………より、一般項n

2番目だけ取り出して、

3,5,7,9………より、一般項3+(n-1)2=2n+1

3番目だけ取り出して、

5,9,13,17………より、一般項5+(n-1)4=4n+1

したがって、

元の数列の一般項は、an=n(2n+1)(4n+1)

\(=8n^{3}+6n^{2}+n\)

初項から第n項までの和は、Σの公式より、

\(\sum ^{n}_{k=1}a_{k}=\sum ^{n}_{k=1}(8k^{3}+6k^{2}+k)\)

\(=8\sum ^{n}_{k=1}k^{3}+6\sum ^{n}_{k=1}k^{2}+\sum ^{n}_{k=1}k\)

\(=8\cdot \{ \frac{n(n+1)}{2}\} ^{2}+6\cdot \frac{n(n+1)(2n+1)}{6}+\frac{n(n+1)}{2}\)

\(=\frac{1}{2}n(n+1)(4n^{2}+4n+4n+2+1)\)

\(=\frac{1}{2}n(n+1)(4n^{2}+8n+3)=\frac{1}{2}n(n+1)(2n+1)(2n+3)\) ………(答)