まず、与えられた数列の階差数列を求めます。
3 - 1 = 2
7 - 3 = 4
13 - 7 = 6
21 - 13 = 8
階差数列は 2, 4, 6, 8, ... となり、これは等差数列(初項2、公差2)であることがわかります。
階差数列が等差数列であるとき、元の数列anは2次式で表されます。つまり、an=An2+Bn+C という形になります。 これらの条件からA, B, Cを求めます。
a1=A(1)2+B(1)+C=A+B+C=1 a2=A(2)2+B(2)+C=4A+2B+C=3 a3=A(3)2+B(3)+C=9A+3B+C=7 上記の3つの式からA, B, Cを求めます。
2番目の式から1番目の式を引くと、3A+B=2 3番目の式から2番目の式を引くと、5A+B=4 さらに、5A+B=4 から 3A+B=2を引くと、2A=2となり、A=1となります。 3A+B=2 に A=1を代入すると、3(1)+B=2となり、B=−1となります。 A+B+C=1 に A=1とB=−1を代入すると、1−1+C=1となり、C=1となります。 したがって、an=n2−n+1となります。