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概要 ある数列 を考えたとき、その 級数 (=無限和)は無限大に発散するのか、それともある値に収束するのかを確認したい。どうすればよいか?
よって,第$n$項までの等差数列の和$a+(a+d)+(a+2d)+\dots+\{a+(n-1)d\}$はこの平均$\dfrac{2a+(n-1)d}{2}$の$n$倍に等しくなります. したがって, 重要な場合 初項1,公差1の場合の数列$1, \ 2, \ 3, \ 4, \ \dots$の和は特に重要です. この場合,$a=1$, $r=1$ですから,初項から第$n$項までの和は となります.これも確かに,初項1と末項$n$の平均$\frac{n+1}{2}$に$n$をかけたものになっていますね. 初項$a$,公差$d$の等差数列の初項から第$n$項までの和$S_n$は, である.これは,初項から第$n$項までの平均が$\dfrac{2a+(n-1)d}{2}$であることから直感的に理解できる.また,$a=d=1$の場合は$S_n=\dfrac{n(n+1)}{2}$である. 等比数列の和 次に,等比数列の初項から第$n$項までの和を求めましょう. 等比数列の和の公式は 公比$r$が$r=1$の場合 公比$r$が$r\neq1$の場合 の2種類あります が,$r=1$の場合は簡単なので重要なのは$r\neq1$の場合です. 等比数列の和の公式 等比数列の和に関して,次の公式が成り立ちます. 初項$a$,公比$r$の等比数列の初項から第$n$項までの和は r=1の場合 また,数列 は初項7,公比1の等比数列ですから,$a=7$, $r=1$です. この数列の初項から第$50$項までの和は,公式から と分かりますね. r≠1の場合 たとえば,数列 は初項2,公比3の等比数列ですから$a=3$, $r=2$です. 学校基本調査：文部科学省. この数列の初項から第10項までの和は,公式から 「等比数列の和の公式」の導出 $r=1$の場合 $r=1$のとき,数列は ですから,初項から第$n$項までの和が となることは明らかでしょう. $r\neq1$の場合 です.両辺に$r-1$をかければ, となります.この右辺は と変形できるので, が成り立ちます.両辺を$r-1$で割って,求める公式 初項$a$,公差$r$の等差数列の初項から第$n$項までの和$S_n$は, である.$r\neq1$の場合と$r=1$の場合で和が異なることに注意. 補足 因数分解 $x^2-y^2$や$x^3-y^3$が因数分解できるように,実数$x$, $y$と任意の自然数$n$に対し, と因数分解ができます.これを知っていれば,$x=r$, $y=1$の場合, を考え, 両辺に$\dfrac{a}{1-r}$をかけることで,すぐに等比数列の和の公式 【 多項式の基本6|3次以上の展開と因数分解の公式の総まとめ 】 3次以上の多項式の因数分解は[因数定理]を用いることも多いですが,[因数定理]の前にまずは公式に当てはめられないかを考えることが大切です.
②この定理の逆 \[\displaystyle\lim_{n\to\infty}a_n=0⇒\displaystyle\sum_{n=0}^{∞}a_nが収束\] は 成立しません。 以下に反例を挙げておきます。 \[a_n=\displaystyle\frac{1}{\sqrt{n+1}+\sqrt{n}}\] は、\(a_n\to 0\)(\(n\to\infty\))であるが、 \[a_n=\sqrt{n+1}-\sqrt{n}\] より、 \begin{aligned} \sum_{k=1}^{n}a_{k} &=\sqrt{2}-\sqrt{1}+\sqrt{3}-\sqrt{2}+\cdots\sqrt{n+1}-\sqrt{n} \\ &=\sqrt{n+1}-1 \end{aligned} \[\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty}a_n=+\infty\] となり、\(\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty}a_n\)は発散してしまいます。 1. 3 練習問題 ここまでの知識が身についたか、練習問題を解いて確認してみましょう! 無限級数の定義や、さきほどの定理を参照して考えていきましょう! 等比級数の和 証明. 考えてみましたか? それは 解答 です!
はじめに [ 編集] 級数(或いは無限級数)というのは、項の和で書かれているものです。科学や工学、数学のいろいろな問題に現れる級数の一つに等比級数(或いは幾何級数)と呼ばれる級数があります。 は、この和が無限に続くことを示しています。 級数を調べるときによく使う方法としては、最初のn項の和を調べるという方法があります。 例えば、等比級数を考えるとき、最初の n項の和は となります。 一般に無限級数を調べるときには、このような部分和がとても役に立ちます。 級数を調べるときに重要なことは、次の 2つです。 その級数は収束するのか? 収束するとしたら何に収束するのか?