◆問題
次の和Snを求めよ。
Sn=1/(1・4)+1/(4・7)+1/(7・10)+……+1/{(3n−2)(3n+1)}
↓解答解説はお知らせの下に↓
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◆解答解説
Sn=1/(1・4)+1/(4・7)+1/(7・10)+……+1/{(3n−2)(3n+1)}
前回の問題と同様に、部分分数分解をします。
「同様」だから、1/(1・4)=1/1−1/4だよね!
などと、検証せずに安易にやってしまって間違える人たくさんいます。
雰囲気・イメージだけで判断せず、「たぶんこう」と思うものの確証がないときは、実際にやってみましょう!
実際に1/1−1/4を計算してみると・・・
1/1−1/4=4/4−1/4=3/4
ですね。1/4ではありません。
でも、3/4は1/4の3倍だから、これを1/3倍して、
(1/3)・(3/4)=1/4
こうすれば、ちゃんと1/4になります。
同様に、1/(4・7)もやってみましょう!
1/4−1/7=7/28−4/28=3/28すなわち3/(4・7)です。
ならば、これも1/3すれば、1/(4・7)になりますね。
つまり、1/(4・7)=(1/3)(1/4−1/7)です。
ということは、1/(7・10)=(1/3)(1/7−1/10)だし、その次も同様に1/(10・13)=(1/3)(1/10−1/13)となります。
最後の項の1/{(3n−2)(3n+1)}も同様に、(1/3){1/(3n−2)−1/(3n+1)}となります。
つまり、全ての項が、分数の差の1/3倍になると推定できます。
だから、与式は
Sn=(1/3){(1/1−1/4)+(1/4−1/7)+(1/7−1/10)+……+1/(3n−2)−1/(3n+1)}
このように書き換えることができます。
1/4同士、1/7同士、1/10同士が次々と相殺してゼロになり、最初と最後だけが残ります。
つまり、
Sn=(1/3){1−1/(3n+1)}
あとは計算してできるだけ簡単にします。
=(1/3){(3n+1)/(3n+1)−1/(3n+1)}
=(1/3){3n/(3n+1)}
=n/(3n+1)
◆関連項目
Sn=1/(1・2)+1/(2・3)+1/(3・4)+……+1/{n(n+1)}、部分分数分解
数列まとめ
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ラベル:数学