初項から第 $n$ 項までの和 $S_n$ が $S_n = n^2 - 2n + 3$ で表される数列 $\{a_n\}$ の一般項 $a_n$ を求めます。

代数学数列一般項
2025/6/10

1. 問題の内容

初項から第 nn 項までの和 SnS_nSn=n22n+3S_n = n^2 - 2n + 3 で表される数列 {an}\{a_n\} の一般項 ana_n を求めます。

2. 解き方の手順

数列 {an}\{a_n\} の初項から第 nn 項までの和が SnS_n で与えられているとき、一般項 ana_n は以下の関係式で求めることができます。
* n=1n = 1 のとき: a1=S1a_1 = S_1
* n2n \geq 2 のとき: an=SnSn1a_n = S_n - S_{n-1}
まず、n=1n=1 のときを考えます。
S1=122(1)+3=12+3=2S_1 = 1^2 - 2(1) + 3 = 1 - 2 + 3 = 2
よって、a1=S1=2a_1 = S_1 = 2 となります。
次に、n2n \geq 2 のときを考えます。
an=SnSn1a_n = S_n - S_{n-1} を計算します。
Sn=n22n+3S_n = n^2 - 2n + 3
Sn1=(n1)22(n1)+3=n22n+12n+2+3=n24n+6S_{n-1} = (n-1)^2 - 2(n-1) + 3 = n^2 - 2n + 1 - 2n + 2 + 3 = n^2 - 4n + 6
したがって、
an=(n22n+3)(n24n+6)=n22n+3n2+4n6=2n3a_n = (n^2 - 2n + 3) - (n^2 - 4n + 6) = n^2 - 2n + 3 - n^2 + 4n - 6 = 2n - 3
an=2n3a_n = 2n - 3 (for n2n \geq 2)
n=1n = 1 のとき a1=2(1)3=1a_1 = 2(1) - 3 = -1 となりますが、a1=2a_1 = 2 であったので、このままでは数列の一般項として表すことができません。
しかし、a1=2a_1=2なので、an=2n3a_n=2n-3n2n\geq 2の場合の一般項です。
したがって、
a1=2a_1 = 2, an=2n3a_n = 2n-3 (n2n \geq 2)
または、
an=2n3a_n = 2n-3 としたとき a1=1S1=2a_1 = -1 \neq S_1 = 2 なので、条件を満たしません。

3. 最終的な答え

a1=2a_1 = 2
an=2n3a_n = 2n - 3 (n2n \geq 2)

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