「花びらがガラス細工のように透明になる「サンカヨウ(山荷葉)」という花をご存知でしょうか。」
*知らなかったけど...お会いしたいものですばい🌸
a1=0 ,a2=2 ,a3=4 ,an+3=an+2+an+1−an+2 で表される数列{ an }について、
第47項 a47=? また、一般項 an=?
解答
[解答1]
Σは k=1,2,……,n−1 を表すものとします。
後で使いますが、Σ(−1)k=−{1−(−1)n-1}/(1+1)=−1/2−(−1)n/2 です。
an+3−2an+2+an+1=−an+2+2an+1−an+2 、
an+3−2an+2+an+1−1=−(an+2−2an+1+an−1) より、
数列{ an+2−2an+1+an−1 }は 公比 −1 の等比数列になり、
an+2−2an+1+an−1=(a3−2a2+a1−1)(−1)n-1=(−1)n 、
(an+2−an+1)−(an+1−an)=1+(−1)n 、
数列{ an+1−an }の 階差数列が{ 1+(−1)n }になり、
n≧2 のとき、
an+1−an=a2−a1+Σ{ 1+(−1)k }=2+(n−1)−1/2−(−1)n/2=n+1/2−(−1)n/2 、
この式は n=1 のときも成り立ち、
更に、数列{ an }の 階差数列が{ n+1/2−(−1)n/2 }になり、
n≧2 のとき、
an=a1+Σ{ k+1/2−(−1)k/2 }=0+(n−1)n/2+(n−1)/2+1/4+(−1)n/4=n2/2−1/4+(−1)n/4 、
この式は n=1 のときも成り立ち、
an=[n2/2] とまとめられます。
a47=[472/2]=[2209/2]=1104 です。
[解答2]
Σは k=1,2,……,n−1 を表すものとします。
an+3−an+1=an+2−an+2 より、数列{ an+2−an }は 公差 2 の等差数列になり、
an+2−an=a3−a1+2(n−1)=4+2(n−1)=2n+2 です。
an+2−an=2n+2 において、n を 2n−1 に書きかえれば、
a2n+1−a2n-1=2(2n−1)+2=4n 、
数列{ a2n-1 }の 階差数列が{ 4n }になり、
n≧2 のとき、
a2n-1=a1+Σ4k=0+4・(n−1)n/2=2(n−1)n={(2n−1)2−1}/2 、
この式は n=1 のときも成り立ちます。
an+2−an=2n+2 において、n を 2n に書きかえれば、
a2n+2−a2n=2・2n+2=4n+2 、
数列{ a2n }の 階差数列が{ 4n+2 }になり、
n≧2 のとき、
a2n=a2+Σ(4k+2)=2+4・(n−1)n/2+2(n−1)=2n2=(2n)2/2 、
この式は n=1 のときも成り立ちます。
a2n-1={(2n−1)2−1}/2=[(2n−1)2/2] ,a2n=(2n)2/2 のいずれも成り立ち、
an=[n2/2] とまとめられます。
a47=[472/2]=[2209/2]=1104 です。
*これはひたすら地道に ^^;
a(4)-a(3)=a(2)-a(1)+2=4 a(5)-a(4)=a(3)-a(2)+2=4 a(6)-a(5)=a(4)-a(3)+2=6 a(7)-a(6)=a(5)-a(4)+2=6 … a(46)-a(45)=a(44)-a(43)+2=46 a(47)-a(46)=a(45)-a(44)+2=46
so… a(47)-a(3)=a(47)-4=4*(2+…+23) a(47)=4*(1+2+…+23)=2*23*24=1104 ♪
nが奇数:(n^2-1)/2 nが偶数:((n+1)^2-1)/2-n=n^2/2
*ガウス記号を使うと一つの式で表せることなんて考えたこともなかったなぁ…^^☆
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