2024年01月31日

高校数学「数列」Sn=1/(1・4)+1/(4・7)+1/(7・10)+……+1/{(3n−2)(3n+1)}

高校数学「数列」Sn=1/(1・4)+1/(4・7)+1/(7・10)+……+1/{(3n−2)(3n+1)}

◆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
posted by えま at 21:00| Comment(0) | TrackBack(0) | 高校数学 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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