数列 $\{a_n\}$ が、初項 $a_1 = 2$ と漸化式 $a_{n+1} = a_n + n + 2$ ($n=1, 2, 3, \dots$) によって定められるとき、この数列の一般項 $a_n$ を求める問題です。

代数学数列漸化式一般項階差数列
2025/5/16

1. 問題の内容

数列 {an}\{a_n\} が、初項 a1=2a_1 = 2 と漸化式 an+1=an+n+2a_{n+1} = a_n + n + 2 (n=1,2,3,n=1, 2, 3, \dots) によって定められるとき、この数列の一般項 ana_n を求める問題です。

2. 解き方の手順

漸化式 an+1=an+n+2a_{n+1} = a_n + n + 2 から、an+1an=n+2a_{n+1} - a_n = n + 2 であることがわかります。
これは、数列 {an}\{a_n\} の階差数列が n+2n+2 であることを意味します。
したがって、n2n \ge 2 のとき、
an=a1+k=1n1(k+2)a_n = a_1 + \sum_{k=1}^{n-1} (k+2)
an=2+k=1n1k+k=1n12a_n = 2 + \sum_{k=1}^{n-1} k + \sum_{k=1}^{n-1} 2
an=2+(n1)n2+2(n1)a_n = 2 + \frac{(n-1)n}{2} + 2(n-1)
an=2+n2n2+2n2a_n = 2 + \frac{n^2 - n}{2} + 2n - 2
an=n2n2+2na_n = \frac{n^2 - n}{2} + 2n
an=n2n+4n2a_n = \frac{n^2 - n + 4n}{2}
an=n2+3n2a_n = \frac{n^2 + 3n}{2}
n=1n=1 のとき、a1=12+3(1)2=42=2a_1 = \frac{1^2 + 3(1)}{2} = \frac{4}{2} = 2 となり、これは与えられた初項 a1=2a_1 = 2 と一致します。
したがって、n1n \ge 1 に対して、一般項は an=n2+3n2a_n = \frac{n^2 + 3n}{2} で与えられます。

3. 最終的な答え

an=n2+3n2a_n = \frac{n^2 + 3n}{2}

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