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数学B 数列

    chi h (id: 284) (2021年9月11日15:24)
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    ここまでは解いてみたのですが、なんか違う気がして分からなくなりました。 この方法でいいでしょうか。
    ここまでは解いてみたのですが、なんか違う気がして分からなくなりました。
    この方法でいいでしょうか。

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    回答

    imka ury (id: 260) (2021年9月11日22:41)
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    この手の問題は、以下のように、総和を計算するときに、最初と最後だけを残して途中が相殺されるようになるパターンにできればよいです。 (例) $a_n=\displaystyle \frac{1}{n+1} - \frac{1}{n+2} $ のとき $S_n=\displaystyle\sum_{k=1}^{n} a_k \\  =\sum_{k=1}^{n}\Bigl( \frac{1}{k+1} - \frac{1}{k+2}\Bigr) \\  =\Bigl( \frac{1}{1+1} - \frac{1}{1+2}\Bigr) +\Bigl( \frac{1}{2+1} - \frac{1}{2+2}\Bigr) +\Bigl( \frac{1}{3+1} - \frac{1}{3+2}\Bigr) +\\   \dots +\Bigl( \frac{1}{n+1} - \frac{1}{n+2}\Bigr) \\  =\Bigl( \frac{1}{2} - \frac{1}{3}\Bigr) +\Bigl( \frac{1}{3} - \frac{1}{4}\Bigr) +\Bigl( \frac{1}{4} - \frac{1}{5}\Bigr) +\dots +\Bigl( \frac{1}{n+1} - \frac{1}{n+2}\Bigr) \\  =\Bigl( \frac{1}{2} - \frac{1}{n+2}\Bigr) $ 題意の一般項 $a_n$ を上のような形に変形できるとよい。 $a_n = \displaystyle \frac{4n+3}{n(n+1)(n+2)} = \frac{A}{n} +\frac{B}{n+1} +\frac{C}{n+2}$ とおく $\displaystyle \frac{4n+3}{n(n+1)(n+2)} = \frac{A(n+1)(n+2) +Bn(n+2) +Cn(n+1)}{n(n+1)(n+2)}$ 左辺、右辺を比較して、 $\Bigg\{ \begin{array}{l} A+B+C=0 \\ 3A+2B+C=4\\ 2A=3 \end{array} $ これを解いて、$\displaystyle A=\frac{3}{2}, \, B=1, \, C=-\frac{5}{2} $ よって $a_n = \displaystyle \frac{1}{2} \Bigl( \frac{3}{n} + \frac{2}{n+1} - \frac{5}{n+2} \Bigr) \\  = \frac{1}{2} \Bigl\{\Bigl( \frac{3}{n} - \frac{3}{n+1} \Bigr) + \Bigl( \frac{5}{n+1} -\frac{5}{n+2} \Bigr) \Bigr\} $    ★(↑)一つずらしの分数の分子が揃うように足し引きする $  =\dfrac{3}{2} \Bigl( \dfrac{1}{n} - \dfrac{1}{n+1}\Bigr) +\dfrac{5}{2} \Bigl( \dfrac{1}{n+1} -\dfrac{1}{n+2} \Bigr) $ 上の例と同様に考えて、最初と最後だけを残して計算します。 $S_n = \displaystyle \sum_{k=1}^{n} a_k \\  = \sum_{k=1}^{n} \Biggr \{ \frac{3}{2} \Bigl( \frac{1}{k} - \frac{1}{k+1}\Bigr) +\frac{5}{2} \Bigl( \frac{1}{k+1} -\frac{1}{k+2} \Bigr) \Biggr \} \\  = \frac{3}{2} \sum_{k=1}^{n} \Bigl( \frac{1}{k} - \frac{1}{k+1}\Bigr) + \frac{5}{2} \sum_{k=1}^{n} \Bigl( \frac{1}{k+1} -\frac{1}{k+2} \Bigr) \\  = \frac{3}{2} \Bigl( \frac{1}{1} - \frac{1}{n+1}\Bigr) + \frac{5}{2} \Bigl( \frac{1}{2} -\frac{1}{n+2} \Bigr) \\  = \dfrac{n(11n+17)}{4(n+1)(n+2)} $
    この手の問題は、以下のように、総和を計算するときに、最初と最後だけを残して途中が相殺されるようになるパターンにできればよいです。
    (例)
    an=1n+11n+2a_n=\displaystyle \frac{1}{n+1} - \frac{1}{n+2} のとき
    Sn=k=1nak =k=1n(1k+11k+2)  =(11+111+2)+(12+112+2)+(13+113+2)+  +(1n+11n+2) =(1213)+(1314)+(1415)++(1n+11n+2) =(121n+2)S_n=\displaystyle\sum_{k=1}^{n} a_k \\  =\sum_{k=1}^{n}\Bigl( \frac{1}{k+1} - \frac{1}{k+2}\Bigr) \\  =\Bigl( \frac{1}{1+1} - \frac{1}{1+2}\Bigr) +\Bigl( \frac{1}{2+1} - \frac{1}{2+2}\Bigr) +\Bigl( \frac{1}{3+1} - \frac{1}{3+2}\Bigr) +\\   \dots +\Bigl( \frac{1}{n+1} - \frac{1}{n+2}\Bigr) \\  =\Bigl( \frac{1}{2} - \frac{1}{3}\Bigr) +\Bigl( \frac{1}{3} - \frac{1}{4}\Bigr) +\Bigl( \frac{1}{4} - \frac{1}{5}\Bigr) +\dots +\Bigl( \frac{1}{n+1} - \frac{1}{n+2}\Bigr) \\  =\Bigl( \frac{1}{2} - \frac{1}{n+2}\Bigr)

    題意の一般項 ana_n を上のような形に変形できるとよい。
    an=4n+3n(n+1)(n+2)=An+Bn+1+Cn+2a_n = \displaystyle \frac{4n+3}{n(n+1)(n+2)} = \frac{A}{n} +\frac{B}{n+1} +\frac{C}{n+2} とおく
    4n+3n(n+1)(n+2)=A(n+1)(n+2)+Bn(n+2)+Cn(n+1)n(n+1)(n+2)\displaystyle \frac{4n+3}{n(n+1)(n+2)} = \frac{A(n+1)(n+2) +Bn(n+2) +Cn(n+1)}{n(n+1)(n+2)}
    左辺、右辺を比較して、
    {A+B+C=03A+2B+C=42A=3\Bigg\{ \begin{array}{l} A+B+C=0 \\ 3A+2B+C=4\\ 2A=3 \end{array}
    これを解いて、A=32,B=1,C=52\displaystyle A=\frac{3}{2}, \, B=1, \, C=-\frac{5}{2}
    よって
    an=12(3n+2n+15n+2) =12{(3n3n+1)+(5n+15n+2)}a_n = \displaystyle \frac{1}{2} \Bigl( \frac{3}{n} + \frac{2}{n+1} - \frac{5}{n+2} \Bigr) \\  = \frac{1}{2} \Bigl\{\Bigl( \frac{3}{n} - \frac{3}{n+1} \Bigr) + \Bigl( \frac{5}{n+1} -\frac{5}{n+2} \Bigr) \Bigr\}
       ★(↑)一つずらしの分数の分子が揃うように足し引きする
     =32(1n1n+1)+52(1n+11n+2)  =\dfrac{3}{2} \Bigl( \dfrac{1}{n} - \dfrac{1}{n+1}\Bigr) +\dfrac{5}{2} \Bigl( \dfrac{1}{n+1} -\dfrac{1}{n+2} \Bigr)
    上の例と同様に考えて、最初と最後だけを残して計算します。
    Sn=k=1nak =k=1n{32(1k1k+1)+52(1k+11k+2)} =32k=1n(1k1k+1)+52k=1n(1k+11k+2) =32(111n+1)+52(121n+2) =n(11n+17)4(n+1)(n+2)S_n = \displaystyle \sum_{k=1}^{n} a_k \\  = \sum_{k=1}^{n} \Biggr \{ \frac{3}{2} \Bigl( \frac{1}{k} - \frac{1}{k+1}\Bigr) +\frac{5}{2} \Bigl( \frac{1}{k+1} -\frac{1}{k+2} \Bigr) \Biggr \} \\  = \frac{3}{2} \sum_{k=1}^{n} \Bigl( \frac{1}{k} - \frac{1}{k+1}\Bigr) + \frac{5}{2} \sum_{k=1}^{n} \Bigl( \frac{1}{k+1} -\frac{1}{k+2} \Bigr) \\  = \frac{3}{2} \Bigl( \frac{1}{1} - \frac{1}{n+1}\Bigr) + \frac{5}{2} \Bigl( \frac{1}{2} -\frac{1}{n+2} \Bigr) \\  = \dfrac{n(11n+17)}{4(n+1)(n+2)}
    chi h (id: 284) (2021年9月12日11:48)
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    ありがとうございます!

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