### (1)
S_n = \sum_{k=1}^{n} k \cdot 3^k
となる。
Sn=1⋅3+2⋅32+3⋅33+⋯+n3n 3Sn=1⋅32+2⋅33+⋯+(n−1)3n+n3n+1 Sn−3Sn=1⋅3+1⋅32+1⋅33+⋯+1⋅3n−n3n+1 −2Sn=3(1+3+32+⋯+3n−1)−n3n+1 −2Sn=33−13n−1−n3n+1 −2Sn=23(3n−1)−n3n+1 −4Sn=3(3n−1)−2n3n+1 4Sn=−3(3n−1)+2n3n+1 4Sn=−3n+1+3+2n3n+1 4Sn=(2n−1)3n+1+3 Sn=4(2n−1)3n+1+3 ### (2)
S_n = \sum_{k=1}^{n} k \cdot 3^{1-k}
となる。
Sn=1⋅1+2⋅3−1+3⋅3−2+⋯+n31−n 31Sn=1⋅3−1+2⋅3−2+⋯+(n−1)31−n+n3−n Sn−31Sn=1+1⋅3−1+1⋅3−2+⋯+1⋅31−n−n3−n 32Sn=1+31+321+⋯+3n−11−3nn 32Sn=1−1/31(1−(1/3)n)−3nn 32Sn=2/31−(1/3)n−3nn 32Sn=23(1−3n1)−3nn 32Sn=23−2⋅3n3−3nn 32Sn=23−2⋅3n3+2n 4Sn=9−3n9+6n Sn=49−4⋅3n9+6n ### (3)
S_n = \sum_{k=1}^{n} (3k-2) \cdot 3^k
となる。
Sn=1⋅3+4⋅32+7⋅33+⋯+(3n−2)3n 3Sn=1⋅32+4⋅33+⋯+(3n−5)3n+(3n−2)3n+1 Sn−3Sn=1⋅3+3⋅32+3⋅33+⋯+3⋅3n−(3n−2)3n+1 −2Sn=3+32(1+3+32+⋯+3n−2)−(3n−2)3n+1 −2Sn=3+33−13n−3−(3n−2)3n+1 −2Sn=3+23(3n−3)−(3n−2)3n+1 −4Sn=6+3(3n−3)−2(3n−2)3n+1 −4Sn=6+3n+1−9−6n3n+1+4⋅3n+1 −4Sn=−3+5⋅3n+1−6n3n+1 4Sn=3+(6n−5)3n+1 Sn=43+(6n−5)3n+1 ##