数列 ${a_k}$ に対して、和 $\sum_{k=1}^{10} \frac{1}{a_k \cdot a_{k+1}}$ の値を求め、$\frac{\text{エ}}{\text{オカ}}$ の形で答えよ。ただし、数列 ${a_k}$ が具体的にどのようなものかは明記されていません。

解析学数列級数部分分数分解シグマ
2025/3/20

1. 問題の内容

数列 ak{a_k} に対して、和 k=1101akak+1\sum_{k=1}^{10} \frac{1}{a_k \cdot a_{k+1}} の値を求め、オカ\frac{\text{エ}}{\text{オカ}} の形で答えよ。ただし、数列 ak{a_k} が具体的にどのようなものかは明記されていません。

2. 解き方の手順

この問題は、部分分数分解を利用して解くことが想定されます。
まず、1akak+1\frac{1}{a_k a_{k+1}} を部分分数に分解することを考えます。
もし ak+1aka_{k+1}-a_k が定数 dd であれば、1akak+1=1d(1ak1ak+1)\frac{1}{a_k a_{k+1}} = \frac{1}{d} \left(\frac{1}{a_k} - \frac{1}{a_{k+1}}\right)と分解できます。
k=1101akak+1\sum_{k=1}^{10} \frac{1}{a_k a_{k+1}} に代入すると、
k=1101d(1ak1ak+1)=1dk=110(1ak1ak+1)\sum_{k=1}^{10} \frac{1}{d} \left(\frac{1}{a_k} - \frac{1}{a_{k+1}}\right) = \frac{1}{d} \sum_{k=1}^{10} \left(\frac{1}{a_k} - \frac{1}{a_{k+1}}\right)
=1d[(1a11a2)+(1a21a3)++(1a101a11)]=\frac{1}{d} \left[ \left(\frac{1}{a_1} - \frac{1}{a_2}\right) + \left(\frac{1}{a_2} - \frac{1}{a_3}\right) + \cdots + \left(\frac{1}{a_{10}} - \frac{1}{a_{11}}\right) \right]
=1d(1a11a11)= \frac{1}{d} \left(\frac{1}{a_1} - \frac{1}{a_{11}}\right)
この値が オカ\frac{\text{エ}}{\text{オカ}} の形になるはずです。
しかし、問題文には ak{a_k} に関する情報が不足しているため、これ以上計算を進めることができません。
この問題は、数列 {ak}\{a_k\} が与えられていない限り、具体的な数値を求めることはできません。問題文が不完全である可能性があります。
以下に仮定を置いて計算します。
もしak=ka_k = kならば、ak+1ak=(k+1)k=1=da_{k+1}-a_k = (k+1) - k = 1 = dなので、
k=1101k(k+1)=k=110(1k1k+1)=11111=11111=1011\sum_{k=1}^{10} \frac{1}{k(k+1)} = \sum_{k=1}^{10} (\frac{1}{k} - \frac{1}{k+1}) = \frac{1}{1} - \frac{1}{11} = \frac{11-1}{11} = \frac{10}{11}
この場合、エ = 10、オカ = 11となります。

3. 最終的な答え

もしak=ka_k = kと仮定するならば、1011\frac{10}{11}
エ = 10
オカ = 11

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