高校数学の質問スレPART351
■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
0892132人目の素数さん
2013/05/30(木) 22:38:27.36k/2^(k+1) = k*2^(-k-1), 2 = x と置き換えれば、k*x^(-k-1) = -(d/dx)x^(-k)。
S(n,x) = Σ_{k=1,...,n} kx^(-k-1)
= -(d/dx)Σ_{k=1,...,n} x^(-k),
Σ_{k=1,...,n} x^(-k) は初項 1/x, 公比 1/x の等比数列の和なので、
( 1 - x^(-1) )Σ_{k=1,...,n} x^(-k) = 1 - x^(-n-1)
から、
Σ_{k=1,...,n} x^(-k) = (1 - x^(-n-1))/(1 - x^(-1))
= (x - x^(-n))/(x - 1).
これを x について微分すると、
{ (x - x^(-n))/(x - 1) }' = ( (x - 1)( 1 + nx^{-(n + 1)} ) - (x - x^(-n)) )/(x - 1)^2
= ( - 1 + (n + 1)x^(-n) - nx^{-(n + 1)} )/(x - 1)^2,
となるから、
S(n,x) = ( 1 + (n + 1)x^(-n) - nx^{-(n + 1)} )/(x - 1)^2,
あらためて、x = 2 とすれば、
S(n,2) = 1 + (n + 1)(1/2)^n - n(1/2)^(n + 1),
= 1 + (n + 2)(1/2)^(n + 1),
よって lim_{n→∞} S(n,2) = 1。
■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています