画像には3つの問題があります。 * 1つ目の問題は、項数30、初項2、公差3の等差数列の和を求める問題です。 * 2つ目の問題は、等比数列4, -8, 16, ... の第10項までの和を求める問題です。 * 3つ目の問題は、数列1 + 2 + 4 + 8 + 16 + ... の第n項までの和を、自然数nの式で表す問題です。

代数学等差数列等比数列数列の和公式
2025/7/23

1. 問題の内容

画像には3つの問題があります。
* 1つ目の問題は、項数30、初項2、公差3の等差数列の和を求める問題です。
* 2つ目の問題は、等比数列4, -8, 16, ... の第10項までの和を求める問題です。
* 3つ目の問題は、数列1 + 2 + 4 + 8 + 16 + ... の第n項までの和を、自然数nの式で表す問題です。

2. 解き方の手順

* 1つ目の問題(等差数列の和):
等差数列の和の公式は Sn=n2(2a+(n1)d)S_n = \frac{n}{2}(2a + (n-1)d) です。ここで、nn は項数、aa は初項、dd は公差です。
問題では、n=30n = 30, a=2a = 2, d=3d = 3 なので、公式に代入します。
S30=302(2(2)+(301)(3))S_{30} = \frac{30}{2}(2(2) + (30-1)(3))
S30=15(4+29(3))S_{30} = 15(4 + 29(3))
S30=15(4+87)S_{30} = 15(4 + 87)
S30=15(91)S_{30} = 15(91)
S30=1365S_{30} = 1365
* 2つ目の問題(等比数列の和):
等比数列の和の公式は Sn=a(1rn)1rS_n = \frac{a(1-r^n)}{1-r} です。ここで、nn は項数、aa は初項、rr は公比です。
問題では、n=10n = 10, a=4a = 4, r=2r = -2 なので、公式に代入します。
S10=4(1(2)10)1(2)S_{10} = \frac{4(1-(-2)^{10})}{1-(-2)}
S10=4(11024)3S_{10} = \frac{4(1-1024)}{3}
S10=4(1023)3S_{10} = \frac{4(-1023)}{3}
S10=4(341)S_{10} = 4(-341)
S10=1364S_{10} = -1364
* 3つ目の問題(数列の和):
数列1 + 2 + 4 + 8 + 16 + ... は、初項1、公比2の等比数列です。
等比数列の和の公式は Sn=a(1rn)1rS_n = \frac{a(1-r^n)}{1-r} です。
問題では、a=1a = 1, r=2r = 2 なので、公式に代入します。
Sn=1(12n)12S_n = \frac{1(1-2^n)}{1-2}
Sn=12n1S_n = \frac{1-2^n}{-1}
Sn=2n1S_n = 2^n - 1

3. 最終的な答え

* 1つ目の問題の答え:1365
* 2つ目の問題の答え:-1364
* 3つ目の問題の答え:2n12^n - 1

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