与えられた数列の一般項 $a_n$ を求める問題です。今回は、(1)の数列:2, 3, 5, 8, 12, ... について解きます。

代数学数列一般項階差数列
2025/5/21

1. 問題の内容

与えられた数列の一般項 ana_n を求める問題です。今回は、(1)の数列:2, 3, 5, 8, 12, ... について解きます。

2. 解き方の手順

数列の階差数列を考えます。
元の数列を {an}\{a_n\} とすると、階差数列 {bn}\{b_n\}bn=an+1anb_n = a_{n+1} - a_n で定義されます。
まず、与えられた数列 {an}\{a_n\} の階差数列 {bn}\{b_n\} を求めます。
b1=a2a1=32=1b_1 = a_2 - a_1 = 3 - 2 = 1
b2=a3a2=53=2b_2 = a_3 - a_2 = 5 - 3 = 2
b3=a4a3=85=3b_3 = a_4 - a_3 = 8 - 5 = 3
b4=a5a4=128=4b_4 = a_5 - a_4 = 12 - 8 = 4
したがって、階差数列 {bn}\{b_n\} は 1, 2, 3, 4, ... となり、これは bn=nb_n = n であることがわかります。
数列 {an}\{a_n\} の一般項は、階差数列を用いて次のように表されます。
an=a1+k=1n1bka_n = a_1 + \sum_{k=1}^{n-1} b_k (for n2n \geq 2)
a1=2a_1 = 2 であり、bk=kb_k = k なので、
an=2+k=1n1ka_n = 2 + \sum_{k=1}^{n-1} k
k=1n1k=(n1)n2\sum_{k=1}^{n-1} k = \frac{(n-1)n}{2} なので、
an=2+(n1)n2a_n = 2 + \frac{(n-1)n}{2}
an=2+n2n2a_n = 2 + \frac{n^2 - n}{2}
an=4+n2n2a_n = \frac{4 + n^2 - n}{2}
an=n2n+42a_n = \frac{n^2 - n + 4}{2}
n=1n=1 のとき、a1=121+42=42=2a_1 = \frac{1^2 - 1 + 4}{2} = \frac{4}{2} = 2 となり、初項と一致します。

3. 最終的な答え

an=n2n+42a_n = \frac{n^2 - n + 4}{2}

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