次の計算をせよ。 (1) $\sum_{k=1}^{6} 1$ (2) $\sum_{k=1}^{10} (3k-2)$ (3) $\sum_{i=1}^{7} 2^i$ (4) $\sum_{i=1}^{n} i^2 = \frac{1}{[ ]}n(n+[ ])([ ]n+[ ])$ (5) $\frac{1}{(3n-2)(3n+1)} = \frac{1}{[ ]}(\frac{1}{3n-2} - \frac{1}{3n+1})$ (6) $\sum_{k=1}^{n} \frac{1}{(3k-2)(3k+1)} = \frac{n}{[ ]n+[ ]}$

代数学数列Σ部分分数分解級数
2025/4/30
はい、承知いたしました。画像にある数学の問題を解いていきます。

1. 問題の内容

次の計算をせよ。
(1) k=161\sum_{k=1}^{6} 1
(2) k=110(3k2)\sum_{k=1}^{10} (3k-2)
(3) i=172i\sum_{i=1}^{7} 2^i
(4) i=1ni2=1[]n(n+[])([]n+[])\sum_{i=1}^{n} i^2 = \frac{1}{[ ]}n(n+[ ])([ ]n+[ ])
(5) 1(3n2)(3n+1)=1[](13n213n+1)\frac{1}{(3n-2)(3n+1)} = \frac{1}{[ ]}(\frac{1}{3n-2} - \frac{1}{3n+1})
(6) k=1n1(3k2)(3k+1)=n[]n+[]\sum_{k=1}^{n} \frac{1}{(3k-2)(3k+1)} = \frac{n}{[ ]n+[ ]}

2. 解き方の手順

(1) k=161=1+1+1+1+1+1=6\sum_{k=1}^{6} 1 = 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 = 6
(2) k=110(3k2)=3k=110kk=1102=310(10+1)22(10)=310(11)220=3(55)20=16520=145\sum_{k=1}^{10} (3k-2) = 3\sum_{k=1}^{10} k - \sum_{k=1}^{10} 2 = 3\frac{10(10+1)}{2} - 2(10) = 3\frac{10(11)}{2} - 20 = 3(55) - 20 = 165 - 20 = 145
(3) i=172i=21+22+23+24+25+26+27=227121=2(1281)=2(127)=254\sum_{i=1}^{7} 2^i = 2^1 + 2^2 + 2^3 + 2^4 + 2^5 + 2^6 + 2^7 = 2\frac{2^7-1}{2-1} = 2(128-1) = 2(127) = 254
(4) i=1ni2=16n(n+1)(2n+1)\sum_{i=1}^{n} i^2 = \frac{1}{6}n(n+1)(2n+1)
(5) 1(3n2)(3n+1)=A3n2+B3n+1\frac{1}{(3n-2)(3n+1)} = \frac{A}{3n-2} + \frac{B}{3n+1}
1=A(3n+1)+B(3n2)1 = A(3n+1) + B(3n-2)
n=13n = -\frac{1}{3}のとき: 1=B(3(13)2)=B(12)=3B1 = B(3(-\frac{1}{3})-2) = B(-1-2) = -3B よって B=13B = -\frac{1}{3}
n=23n = \frac{2}{3}のとき: 1=A(3(23)+1)=A(2+1)=3A1 = A(3(\frac{2}{3})+1) = A(2+1) = 3A よって A=13A = \frac{1}{3}
1(3n2)(3n+1)=13(13n213n+1)\frac{1}{(3n-2)(3n+1)} = \frac{1}{3}(\frac{1}{3n-2} - \frac{1}{3n+1})
(6) k=1n1(3k2)(3k+1)=k=1n13(13k213k+1)=13k=1n(13k213k+1)\sum_{k=1}^{n} \frac{1}{(3k-2)(3k+1)} = \sum_{k=1}^{n} \frac{1}{3}(\frac{1}{3k-2} - \frac{1}{3k+1}) = \frac{1}{3}\sum_{k=1}^{n} (\frac{1}{3k-2} - \frac{1}{3k+1})
=13[(1114)+(1417)+(17110)+...+(13n213n+1)]=13(113n+1)=13(3n+113n+1)=13(3n3n+1)=n3n+1= \frac{1}{3}[(\frac{1}{1} - \frac{1}{4}) + (\frac{1}{4} - \frac{1}{7}) + (\frac{1}{7} - \frac{1}{10}) + ... + (\frac{1}{3n-2} - \frac{1}{3n+1})] = \frac{1}{3}(1 - \frac{1}{3n+1}) = \frac{1}{3}(\frac{3n+1-1}{3n+1}) = \frac{1}{3}(\frac{3n}{3n+1}) = \frac{n}{3n+1}

3. 最終的な答え

(1) 6
(2) 145
(3) 254
(4) 16n(n+1)(2n+1)\frac{1}{6}n(n+1)(2n+1)
(5) 13(13n213n+1)\frac{1}{3}(\frac{1}{3n-2} - \frac{1}{3n+1})
(6) n3n+1\frac{n}{3n+1}

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