高校生のための数学の質問スレPART216
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0208132人目の素数さん
2009/01/21(水) 17:21:21ただし、Nは自然数とする。
(2)この数列は、数3^Nを項として含むか。また、不等式3^N<a[n]<3^N+1を満たすこの数列の
項a[n]のすべての和をNを用いて表せ。
n=1のとき、a[1]=S[1]=3・1^2=3
n≧2のとき、a[n]=S[n]-S[n-1]=3n^2-3(n-1)^2=3(2n-1)・・�@
=3+(n-1)・6
となるから、この式はn=1のとき、a[1]=3を含む。
したがって、この数列は初項3、公差6の等差数列である。
3^Nを�@の右辺の形に変形すると
3^N=3+3^N-3=3+(3^N-3)/6・6
ここで、3^(N-1) -1は偶数だから、{3^(N-1) -1}/2はある自然数を表わす。
よって、この数列{a[n]}は、数3^Nを項として含む。
いま、3^N<a[n]<3^(N+1)・・・�Aを書き直すと、�@より
3^N<6n-3<3^(n+1) ⇔ (3^N+3)/6<n<{3^(N+1)+3}/6
すなわち、
m[1]={3^(N-1)+1}/2<n<{3^(N)+1}/2=m[2]
とおくと、N=1のとき、�Bは1<n<2となり、この不等式を満たす自然数nはないから、和は存在
しない。
N≧2のとき、�Aを満たすa[n]は、第m[1]+1項から、第m[2]-1項までだから、これらすべての和は、
S[m[2]-1] - S[m1] = 3(m[2]-1)^2 - 3(m[1])^2
=2・3^N(3^(N-1) - 1)
>N≧2のとき、�Aを満たすa[n]は、第m[1]+1項から、第m[2]-1項までだから、
このm[1]+1項、m[2]-1項の出し方と、
>S[m[2]-1] - S[m1] = 3(m[2]-1)^2 - 3(m[1])^2
この式でm[1]+1が[m1]になる理由が分からないので教えてください
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