数列の問題
難易度 2教科書の章末問題レベル数学B 数列
数列 は
を満たす。和
の値を求めよ。
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
まず を実際に計算して、一般項 を推測し、数学的帰納法で確かめましょう。
ヒント 2
を仮定した式に置きかえるとき、 と因数分解すると計算が楽になります。和は を部分分数に分解します。
ヒント 3
であり、 です。和をとると最初と最後の項だけが残ります。
答えと解説
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解説を読む
一般項の推測
漸化式から最初のいくつかの項を計算すると
となる。よって と推測できる。
数学的帰納法による証明
のとき、 であるから成り立つ。
のとき が成り立つと仮定する。漸化式より
となり、 のときも成り立つ。
, より、すべての正の整数 について である。
和の計算
であり、
と部分分数に分解できる。したがって
途中の項が打ち消し合うので
よって求める値は である。
別解
より と推測する。
数学的帰納法で示す。 のとき で成り立つ。 と仮定すると、
。よって全ての で 。
したがって
。
から まで和をとると隣り合う項が打ち消し合い、
。
検算: のみなら で、公式 と一致する。