与えられた数列の和 $\sum_{k=1}^{n} (2k^3 - k)$ を計算し、$\frac{1}{2}n(n+ツ)(n^2 + n - テ)$ の形に変形したときの ツ と テ に当てはまる数を求める問題です。

代数学数列Σ計算シグマ数学的帰納法
2025/5/9

1. 問題の内容

与えられた数列の和 k=1n(2k3k)\sum_{k=1}^{n} (2k^3 - k) を計算し、12n(n+)(n2+n)\frac{1}{2}n(n+ツ)(n^2 + n - テ) の形に変形したときの ツ と テ に当てはまる数を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、与えられた和を分解します。
k=1n(2k3k)=2k=1nk3k=1nk\sum_{k=1}^{n} (2k^3 - k) = 2\sum_{k=1}^{n} k^3 - \sum_{k=1}^{n} k
次に、k=1nk3\sum_{k=1}^{n} k^3k=1nk\sum_{k=1}^{n} k の公式を適用します。
k=1nk=n(n+1)2\sum_{k=1}^{n} k = \frac{n(n+1)}{2}
k=1nk3=(n(n+1)2)2=n2(n+1)24\sum_{k=1}^{n} k^3 = \left(\frac{n(n+1)}{2}\right)^2 = \frac{n^2(n+1)^2}{4}
これらの公式を元の式に代入します。
2k=1nk3k=1nk=2n2(n+1)24n(n+1)2=n2(n+1)22n(n+1)22\sum_{k=1}^{n} k^3 - \sum_{k=1}^{n} k = 2 \cdot \frac{n^2(n+1)^2}{4} - \frac{n(n+1)}{2} = \frac{n^2(n+1)^2}{2} - \frac{n(n+1)}{2}
n(n+1)2\frac{n(n+1)}{2} で括ります。
n(n+1)2(n(n+1)1)=n(n+1)2(n2+n1)\frac{n(n+1)}{2} (n(n+1) - 1) = \frac{n(n+1)}{2} (n^2 + n - 1)
12n(n+1)(n2+n1)\frac{1}{2}n(n+1)(n^2 + n - 1) となるので、求める形と比較すると、
ツ = 1
テ = 1

3. 最終的な答え

ツ = 1
テ = 1

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