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2010年7月18日日曜日

数列の問題

なかなか面白いと思う数列の問題です。
この数列の一般項(第n項)を求めよ。

1、2、4、6、9、12、16・・・

ガウス記号(床関数)を使えば答えが複数あります。

1 件のコメント:

  1. 問題の答えです。

    問題の数列をa_nとして、a_nの階差数列をb_n = a_(n+1) - a_n、b_nの階差数列をc_n = b_(n+1) - b_n、c_nの階差数列をd_n = c_(n+1) - c_nとします。

    a_nからd_nまで並べて書き下してみると、

    a_n:1, 2, 4, 6, 9, 12, 16, ・・・
    b_n:1, 2, 2, 3, 3, 4, ・・・
    c_n: 1, 0, 1, 0, 1, ・・・
    d_n: -1, 1, -1, 1, ・・・
    となります。

    ここで、d_nを見てみると、d_n = (-1)^nになっていることが分かります。

    d_nを用いて、c_nを求めると、

    c_n = c_1 + Σ(k=1;n-1)d_k = 1 + Σ(k=1;n-1)(-1)^k
    等比数列の和の公式より、
    c_n = 1 - {1 + (-1)^n}/2 = {1 - (-1)^n}/2
    となります。

    同様の方法で、b_nも求めると、

    b_n = b_1 + Σ(k=1;n-1)c_k = 1 + Σ(k=1;n-1){1 - (-1)^k}/2

    b_n = {3 + (-1)^n}/4 + n/2
    となります。

    最後に、また同様の方法で、a_nを求めると、

    a_n = a_1 + Σ(k=1;n-1)b_k
    = 1 + Σ(k=1;n-1)[{3 + (-1)^k}/4 + k/2]
    = {1 - (-1)^n}/8 + n(n+2)/4
    となり、a_nを一つの式で表すことができました。

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