§2 数 列
10 いろいろな数列(4)
今まで,いろいろな数列を紹介してきました。それぞれに適した方法で一般項を求めたり,その和を求めたりしてきました。ここで,まだ,紹介されていない数列の中で,美しく和を求めることができる数列を紹介することにします。肩を張らず,気軽に,パズル感覚で取り組んでみて下さい。
T.部分分数に分けて求められる数列
例題1 次の和を求めよ。

[解説] 一般に次の性質が成り立ちます。

つまり,上式のように分母が積で書かれているいる場合,2つの分数の差で書くことができます。上の場合,分母の 2 数の差が 1 ですが,2 の場合,3 の場合どのようにするとよいか各自考えてみて下さい。この方法は,数学Vの積分でも利用されます。
[解答] 与式に関し,
を用いてそれぞれの項を,部分分数に分けて計算すると,

このようにうまい具合に,途中の項が消えて最初と最後の項だけが残ります。楽しいでしょ。
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U.群数列
1つの数列の数項ずつを順に群に分けたものを 群数列 と呼びます。
例題2 自然数の数列
に関し第 n 群が以下のように,
n 個の数を含むように分けるとき次の各問いに答えよ。
(1) 第 n 群の最初の項を求めよ。
(2) 第 n 群の総和を求めよ。
[解説] それぞれの群の最初の項に着目しますと,
となります。この差は,階差数列を考えます。また,(2)では,等差数列の連続する n 項の和は,Sn=(初項+末項)/2 の式を用いて解きます。
[解答]
(1) 各群の最初の数列の一般項を an,その階差数列を bk とします。bk は,初項 1,公差 1 の等差数列となりますので,bk=1+(k-1)=k. したがって,一般項 an は,n≧2 に対し,

となります。また,この式において,n=1 とすると,a1=(1-1+2)/2=1 となるので,n=1 においても成り立ちます。したがって,求める一般項は,(n2-n+2)/2.
(2) (1)で求めた一般項を用います。第 n 群の初項は (n2-n+2)/2,公差は 1,項数は n 項となります。したがって,第 n 群の末項は
となります。よって,求める第 n 群の和は,

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