与えられた数式の積を計算し、その結果を$n$を用いた式で表す問題です。数式は以下です。 $1^2 \cdot n \cdot 2^2 \cdot (n-1) \cdot 3^2 \cdot (n-2) \cdots (n-1)^2 \cdot 2 \cdot n^2 \cdot 1$

代数学数式階乗数列
2025/5/18

1. 問題の内容

与えられた数式の積を計算し、その結果をnnを用いた式で表す問題です。数式は以下です。
12n22(n1)32(n2)(n1)22n211^2 \cdot n \cdot 2^2 \cdot (n-1) \cdot 3^2 \cdot (n-2) \cdots (n-1)^2 \cdot 2 \cdot n^2 \cdot 1

2. 解き方の手順

まず、与えられた式を整理します。式は
12n22(n1)32(n2)(n1)22n211^2 \cdot n \cdot 2^2 \cdot (n-1) \cdot 3^2 \cdot (n-2) \cdots (n-1)^2 \cdot 2 \cdot n^2 \cdot 1
と表されます。この式は、
k=1nk2(nk+1)\prod_{k=1}^{n} k^2 \cdot (n-k+1)
と書けます。
この式をさらに分解すると、
k=1nk2k=1n(nk+1)\prod_{k=1}^{n} k^2 \cdot \prod_{k=1}^{n} (n-k+1)
となります。
ここで、k=1nk2=(123n)2=(n!)2\prod_{k=1}^{n} k^2 = (1 \cdot 2 \cdot 3 \cdots n)^2 = (n!)^2
また、k=1n(nk+1)=n(n1)1=n!\prod_{k=1}^{n} (n-k+1) = n \cdot (n-1) \cdots 1 = n!
したがって、
(n!)2n!=(n!)3(n!)^2 \cdot n! = (n!)^3

3. 最終的な答え

(n!)3(n!)^3