与えられた数列の一般項 $a_n$ を、階差数列を利用して求める問題です。 (1) 1, 2, 4, 7, 11, ... (2) 2, 3, 5, 9, 17, ...

1. 問題の内容

与えられた数列の一般項 $a_n$ を、階差数列を利用して求める問題です。

(1) 1, 2, 4, 7, 11, ...

(2) 2, 3, 5, 9, 17, ...

2. 解き方の手順

(1) 数列 1, 2, 4, 7, 11, ... の階差数列を $b_n$ とすると、

$b_1 = 2-1 = 1$

$b_2 = 4-2 = 2$

$b_3 = 7-4 = 3$

$b_4 = 11-7 = 4$

よって、$b_n = n$ と推定できる。

数列 $a_n$ の一般項は、

$n \geq 2$ のとき、

$a_n = a_1 + \sum_{k=1}^{n-1} b_k = 1 + \sum_{k=1}^{n-1} k = 1 + \frac{(n-1)n}{2} = \frac{n^2 - n + 2}{2}$

$n=1$ のとき、$a_1 = \frac{1^2 - 1 + 2}{2} = 1$ なので、この式は $n=1$ でも成り立つ。

(2) 数列 2, 3, 5, 9, 17, ... の階差数列を $b_n$ とすると、

$b_1 = 3-2 = 1$

$b_2 = 5-3 = 2$

$b_3 = 9-5 = 4$

$b_4 = 17-9 = 8$

よって、$b_n = 2^{n-1}$ と推定できる。

数列 $a_n$ の一般項は、

$n \geq 2$ のとき、

$a_n = a_1 + \sum_{k=1}^{n-1} b_k = 2 + \sum_{k=1}^{n-1} 2^{k-1} = 2 + \sum_{k=0}^{n-2} 2^k = 2 + \frac{1(2^{n-1} - 1)}{2-1} = 2 + 2^{n-1} - 1 = 2^{n-1} + 1$

$n=1$ のとき、$a_1 = 2^{1-1} + 1 = 1 + 1 = 2$ なので、この式は $n=1$ でも成り立つ。

3. 最終的な答え

(1) $a_n = \frac{n^2 - n + 2}{2}$

(2) $a_n = 2^{n-1} + 1$