数列 $1 \cdot 3, 2 \cdot 5, 3 \cdot 7, 4 \cdot 9, \dots$ の初項から第 $n$ 項までの和を求め、その結果が $\frac{1}{6}n(n + \boxed{?})(\boxed{?}n + \boxed{?})$ の形で表される時の $\boxed{?}$ に入る数字を答える問題です。

代数学数列シグマ一般項等差数列
2025/5/9

1. 問題の内容

数列 13,25,37,49,1 \cdot 3, 2 \cdot 5, 3 \cdot 7, 4 \cdot 9, \dots の初項から第 nn 項までの和を求め、その結果が 16n(n+?)(?n+?)\frac{1}{6}n(n + \boxed{?})(\boxed{?}n + \boxed{?}) の形で表される時の ?\boxed{?} に入る数字を答える問題です。

2. 解き方の手順

まず、数列の一般項を求めます。
nn 項は n(2n+1)n(2n + 1) と表せます。
次に、この数列の初項から第 nn 項までの和 SnS_n を計算します。
Sn=k=1nk(2k+1)S_n = \sum_{k=1}^{n} k(2k+1)
Sn=k=1n(2k2+k)S_n = \sum_{k=1}^{n} (2k^2 + k)
Sn=2k=1nk2+k=1nkS_n = 2 \sum_{k=1}^{n} k^2 + \sum_{k=1}^{n} k
k=1nk2=n(n+1)(2n+1)6\sum_{k=1}^{n} k^2 = \frac{n(n+1)(2n+1)}{6}
k=1nk=n(n+1)2\sum_{k=1}^{n} k = \frac{n(n+1)}{2}
よって、
Sn=2n(n+1)(2n+1)6+n(n+1)2S_n = 2 \cdot \frac{n(n+1)(2n+1)}{6} + \frac{n(n+1)}{2}
Sn=n(n+1)(2n+1)3+n(n+1)2S_n = \frac{n(n+1)(2n+1)}{3} + \frac{n(n+1)}{2}
Sn=n(n+1)6[2(2n+1)+3]S_n = \frac{n(n+1)}{6} [2(2n+1) + 3]
Sn=n(n+1)6[4n+2+3]S_n = \frac{n(n+1)}{6} [4n + 2 + 3]
Sn=n(n+1)(4n+5)6S_n = \frac{n(n+1)(4n+5)}{6}
Sn=16n(n+1)(4n+5)S_n = \frac{1}{6}n(n+1)(4n+5)

3. 最終的な答え

したがって、求める答えは
ト = 1
ナ = 4
ニ = 5
16n(n+1)(4n+5)\frac{1}{6}n(n+1)(4n+5)

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