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(1)
手書きの計算は何を意味しているのかわかりません。

1 | 2,3 | 3,5,6,7 | 8,9,.. | 16, ... という群にわけているので、
1群の先頭: 1
2群の先頭: 2
3群の先頭: 4
4群の先頭: 8
:
つまり、群の先頭の数は 2^(n-1) と導けばよいのでは?

(2)
2^n ≦ 500 < 2^(n+1) と考えると、
2^8=256, 2^9=512より
2^8 ≦ 500 < 2^9
つまり、500は第8群の数です。
第8群は、256, 257, 258, ...., 500, 501,... 511 ですので、
500が何項目かというと 500-256+1 = 245

※ 2^(9-1) + (m-1) + 1 = 500 というのは、結局 500-256+1 を計算するのと
同じです。ちなみに この式は m番目の数を出すために書かれているようですが
(m-1) + 1 の +1 は 2^(9-1) + (m-1) = 500 の誤記ですかね。その後の式が
m=500-256+1 となっており +1がなくなっていますから。
(m-1)としているのは1番目の場合は256であるべきなので1引いているのでしょう。

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