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Mathematics Senior High

階差数列の問題です。 解説を読んでも何をやっているかわからないので それぞれの式が何を表しているかの説明をしてほしいです。 追加で、流れを言葉で説明していただけたら嬉しいです。 よろしくお願いします。

例題 286 階差数列[2] 次の数列の一般項を求めよ。 3, 5, 8, 14, 25, 43, 70, 108, 159, .. 規則性を見つける ReAction 規則性が分かりにくい数列は,階差数列を考えよ 例題 285 規則性が分かりにくい {an} 3, 5, 8, 14, 25, 43, ... n-1 an=a+b k=1 n-1 bk 例題 思考プロセス 差( {bm}:236 11 18 bn = b₁+Σck k=1 さらに ( 階差 {cm}: 1 3 5 7 Cn = 規則性が分かる Action » 規則性が分かりにくい階差数列は,さらに階差を考えよ 与えられた数列を {az} とし,{an}の階差数列を {bm}, {bm} の階差数列を {c} とすると ((2-1) 370, 108, 159, {az}: 3, 5, 8, 14, 25, 43,70, {6}:2,3, 6, 11, 18, 27, 38, {cm}:1,3, 5, 7, 9, 11,13, 51, {cm} は,初項1,公差2の等差数列であるから Cn=1+(n-1)・2=2n-1 よって, n≧2のとき n-1 n-1 bn=b1+2ck=2+2 (2k-1) k=1 =2+2=(n-1)n(n-1) =n2-2n+3 (1)+(-1) {{c} を {a}の第2階 数列という。 階差数列{6} の規則性が 分かりにくいときは、さ らに{6} の階差数列をと る。 +n=b1= 2 ÉS 18 Sk n=1 を代入すると2となり,に一致する。 ゆえに, n≧2 のとき n-1 n-1 = AAC)S +I= an = a + b = 3+ (k²-2k+3)-8 k=1 k=1 (n-1){(n-1)+1) 16=n2-2n+3 が n=1のときも成り立つ か確認する。 =3+1/3(n-1)n(n-1)-2.1/2(n-1)n+3(n-1) 2 = n(2n -n(2n²-9n+25) n=1 を代入すると3となり,に一致する。 したがって an = n(2n²-9n+25) = 16 (n-1){(n-1)+1)(2n-1)+ Dan = n(2n³-9n+35) n=1のときも成り (S) 立つか確認する。

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黒いマーカーでひっぱってあるところなのですが、奇数にする際に、中カッコ後ろはプラス1にしてはダメなのでしょうか

章 1 5t 種々の数列 奇数で 2/12 (n-1)n+1}-1- これはn=1のときも成り立つ。 -1=n'-n+1 ((2) (1)より 第群は初項が+1, 公差2項数nの等 差数列をなす。 よって, その総和は n(2*(n²−n+1)+(n−1)+2}=n' (3) 301 が第n群に含まれるとすると よって n+1301<(n+1)-(n+1)+1 n(n-1)≤300<(n+1)n 1 ...... ① 1から始まる奇数の 453 目の奇数は2k-1 41-141-1 n\za+ (n-1)d) くまず,301 が属する群を 求める。右辺は第 (n+1)群の最初の数。 (n-1)は単調に増加し, 17・16=272, 18・17=306であ n(n-1)が単調に増加 るから, ①を満たす自然数nは n=17 301 が第17群の番目であるとすると (172-17+1)+(m-1) ・2=301 これを解いて m=15 したがって, 301 は 第17群の15番目に並ぶ数である。 (前半) 2k-1301から k=151 よって, 301 はもとの数列において, 151番目の奇数であ する」とは、の値が大 きくなるとn (n-1)の 値も大きくなるというこ と、 ◄a+(m-1)d 452 基本 29 群数列の基本 奇数の数列を1/3, 5/7, 9, 11/13, 15, 17, 19|21, n個の数を含むように分けるとき (1) 第群の最初の奇数を求めよ。 (3) 301 は第何群の何番目に並ぶ数か。 00000 第助か [類 昭和薬 (2)第n群の総和を求めよ。 指針 数列を,ある規則によっていくつかの (群)に分けて考えるとき、これを群 数列という。 P.439 基本事項 重要 もとの数列 群数列では、次のように 規則性に注 目することが解法のポイントになる。 区切りを入れる と分け方の規則 がみえてくる ① もとの数列の規則、群の分け方の規則 ② 第群について,その最初の項, 項数などの規則 区切りをとると もとの数列の差 則がみえてくる 数列 上の例題において,各群とそこに含まれている奇数の個数は次のようになる。 群 第1群第2群 第3群 第 (n-1) 群 81572 27 個数 1 | 3, 57, 9.11| 3個 2個 1個 [初項 (n-1) 個 個 公差の 1/12n(n-1)個 等差数列 る。 301 が第n群に含まれるとすると (n-1)+1番目の奇数 1/12n(n-1)<1511/21n(n+1) <第1群から まで (1) 第群の個数に注目する。 第群に 個の数を含むから, 第 (n-1) 群の末項ま でに (1+2+3++(n-1)) 個の奇数が ある。 第1群 11 第2群 3 第3群 n(n-1)<302≦n(n+1) にある奇数の個数は 1個 ゆえに 5 7,9,11 2個 これを満たす自然数 n は, 上の解答と同様にして 1/2(+1) n=17 3個 よって、 第群の最初の項は, 奇数の数列 1, 3, 5, の 第4群 13, 15, 17, 19 第5群 21, 4個 ある。 {1+2+3+ ......+(n-1)+1)番目の項で 右のように、初めのいくつかの群で実験をしてみるのも有効である。 {(1+2+3+4)+1} 番目 (2)第n群を1つの数列として考えると,求める総和は,初項が (1) で求めた奇数 公 差が2項数nの等差数列の和となる。 (3) 第n群の最初の項をα とし,まずα 301 <an+1 となるnを見つける 。 nに具 体的な数を代入して目安をつけるとよい。 ① 数列の規則性を見つけ、区切りを入れる CHART 群数列 [2] 第k群の初項項数に注目 基本例題 29 の結果を利用しての公式を導く 基本例題29において,第n群までのすべての奇数の和は、解答 (2) の結果を利用すると 13+2³+3³++n³=k' 一方、第n群の最後の奇数を、 第 (n+1) 群の最初の項を利用して求めると {(n+1)-(n+1)+1}-2=n+n-1 またもとの数列の第n群までの項の数は 1+2+3+......十九 ゆえに、第n群までのすべての奇数の和は 1/21/21m(n+1)(1+(n+n-1)}={/12m(n+1)} 検討 1=1/2m(n+1) したがって, = {/12n (n+1)}" を導くことができる。 h-1

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92の⑵計算の部分で場合分け二つ目の、7行目、2k➕Iはどこからでてきたんですか あと計算の9行目から10行目の式変形もわかりません。

解答編 -207 -46 に代入して +4 (0+1-20) 5a=0 anti-an) Say=a+b1=8 kのとき①が成り立つ, すなわち 1.3+2・5+3・7++2k+1) +kk+1X4k+5) [2] n=kのとき ①が成り立つ。 すなわち 1+2.1/23+ +... + =2k- +4 数学的帰納法 初項 8. 公比5の等 .5"-1 項が 8.5"-1 であるか (5-1-1) 40 5-1 =(k+14k²+ k+1)(4k2 +17k+18) ③ 暮られるから 考えると、②から 1・3+2.5 +3.7 ++k2k+1) +(k+1){2(k+1)+1) kk+1X4k+5)+(k+1X2(k+1)+1) =/(k+1)(4k+5)+6(2 定する。 n=k+1 のとき, ① の左辺につ ...... 2 数学的帰納法 第2節 数学的帰納法 139 と仮定する。 "=k+1のとき. ①の左辺につ いて考えると, ②から 明するには、次の2つのことを示す。 14-1 1+2+ ・+・・・+人 +(k+1) =2(k-2 3\4 +4+ (k+1/ 7314 = (3k-3) 73 +4=2(k-1) +4 =(k+1xk+2X4k+9) (k+1)((k+1)+1}{4(k+1)+5} =(k+1)((k+1) よって、n= k + 1 のときにも①は成り立つ。 [1] [2] から, すべての自然数nについて ① は 成り立つ。 (2) (n+1Xn+2Xn+3) (2n) 6.5"-1 -1) (10"-1) ■につ ...... D 4 =2"-1-3-5(2n-1) ...... D よって, n=k+1のときにも①は成り立つ。 とする。 [1] n=1のとき 左辺 =1+1=2, 右辺 =21.1=2 1 [2]から すべての自然数nについて①は 成り立つ。 「5は3の倍数である」 を (A)とする。 n3+5n=13+5・1=6 [1] n=1のとき よって, n=1のとき, (A) は成り立つ。 [2] n=kのとき (A) が成り立つ, すなわち +5kは3の倍数であると仮定すると, ある 整数を用いて次のように表される。 +k³+5k=3m n=k+1のときを考えると (k+1)+5(k+1) +12= =(k+5k)+3(k+k+2) =3m+30k2+k+2) =3(m+k2+k+2) m+k+k+2は整数であるから, (k+1)+5(k+1) は3の倍数である。 よって, n=1のとき、 ① は成り立つ。 [S] [2] n=kのとき ①が成り立つ, すなわち (k+1)k+2xk+3)........(2k) =2.1.3.5 (2k-1) ... 2 と仮定する。 n=k+1のとき, ① の左辺について考えると, ②から 2-2-1+(1+-+ (k+2)(k+3)·······(2k) (2k+1)(2k+2) =(k+2)k+3)•••••••• (2k) (2k+1) ・2(k+1) =2(k+1)(k+2)(k+3)........ (2k2k+1) =2+1.1.3.5 (2k-1)2k+1) よって, n=k+1のときにも①は成り立つ。 [1], [2] から, すべての自然数nについて①は 成り立つ。 数学B STEP A・B、発展問題 (8) 1 よって, n=k+1のときにも(A) は成り立つ。 (n+1)3 93 (1) 12+2+32++n2< 3 [1], [2] から, すべての自然数nについて (A) は 成り立つ。 とする。 [1] n=1のとき +3・ 92 (1) 1+2+3()++(2) 238 左辺 = 1, 2/ 右辺 =3=3 [S] とする。 =2(-2) +4 ...... ① [1] "=1のとき 左辺1,右辺=2・(-1)・12/3+4=1 よって、n=1のとき、 ①は成り立つ。 よって, n=1のとき, ①は成り立つ。 12 + 2° +32 + ...... +k <- [2] n=kのとき①が成り立つ, すなわち (k+1)³ ある 3 ..... ② と仮定する。 [1] n=1のときPが成り立つ。 ある特定の自然数以上のすべての自然数nについて、Pが成り立つことを証明す [2] n=kのときPが成り立つと仮定すると, n=k+1のときにもPが成り立つ。 るには, [1]でn=m, [2]でとする。 STEPA □ 90 は自然数とする。 数学的帰納法によって、 次の等式を証明せよ。 =1/12 (10) *(1) 1+10+ 10+······ +10^-'=(10^-1)- 9 (2)1+2+37+…+n(n+1)=1/gn(n+1)(4n+5) 数 列 *91 n は自然数とする。 +5 は3の倍数であることを、 数学的帰納法によって 証明せよ。 A STEPB 92 n は自然数とする。 数学的帰納法によって、 次の等式を証明せよ。 1+2+3(2)²- ++n 3 =2(n-2 +4 - (2)(n+1)(n+2)(n+3)・・・・・・(2z)=2"-1・3・5(2n-) 2:4-6 93 数学的帰納法によって,次の不等式を証明せよ。 *(1) nが自然数のとき 12+22+3²++n² <= (n+1)3 3 *(2) が4以上の自然数のとき 2">3n+1 (3) h>0のとき が3以上の自然数, (1+h)">l+nh 自然数nに関する事柄Pが,すべての自然数nについて成り立つことを数学的帰納法で証 94(1) は自然数とする。 562-1は31で割り切れることを,数学的 法によって証明せよ。 (2)は2以上の自然数とする。 2"-7n-1 は49で割り切れること 学的帰納法によって証明せよ。 k+1XT/ ktlのときにも成り立つ。

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