解決済み

趣味で数学の作問をしている高校生です。

以下のような問題を作ったのですが、この先にどういう風に繋げればよいか、この問題の(2)以降のアイデアが浮かびません。どなたかアイデアを下さい!

(高校数学の範囲でお願いします。アイデアだけでも、答えが無くても構いません!)


<問題>

(1)次の数列の一般項を計算して簡単にせよ。

(あ)an=∑k=1n{∑l=1k(∑m=1l3m−1)}a_n=\sum_{k=1}^{n} \{{\sum_{l=1}^{k}{(\sum_{m=1}^{l}3^{m-1})}\}}

(い)bn=∑m=1n{∑k=1m(∑l=1k3m−1)}b_n=\sum_{m=1}^{n} \{{\sum_{k=1}^{m}{(\sum_{l=1}^{k}3^{m-1})}\}}

(う)cn=∑l=1n{∑m=1l(∑k=1m3m−1)}c_n=\sum_{l=1}^{n} \{{\sum_{m=1}^{l}{(\sum_{k=1}^{m}3^{m-1})}\}}


この続きを考えてください!


ちなみに、問題の答えは、

(1)

(あ)an=18(3n+2−2n2−8n−9)a_n=\dfrac{1}{8}(3^{n+2}-2n^2-8n-9)


(い)bn=18(2n23n+3n−1)b_n=\dfrac{1}{8}(2n^23^n+3^n-1)


(う)cn=14(n3n+1−3n+1+n+3)c_n=\dfrac{1}{4}(n3^{n+1}-3^{n+1}+n+3)


です。よろしくお願いします!

ベストアンサー

ベストアンサー

ちょっと無理があるかもしれませんが、こういうのはどうでしょう?


以下、これらの数列{an},{bn},{cn}\{a_n\},\{b_n\},\{c_n\}を定義する。

an=∑k=1n∑l=1k∑m=1ldnbn=∑m=1n∑k=1m∑l=1kdncn=∑l=1n∑m=1l∑k=1mdna_n=\sum_{k=1}^{n}\sum_{l=1}^{k}\sum_{m=1}^{l}d_n\\b_n=\sum_{m=1}^{n}\sum_{k=1}^{m}\sum_{l=1}^{k}d_n\\c_n=\sum_{l=1}^{n}\sum_{m=1}^{l}\sum_{k=1}^{m}d_n

(2)(2) an=bn=cna_n=b_n=c_nのとき、 dnd_nを求めよ


(3) dnは等差、等比数列のいずれかとし、cn+bn=cn(3) d_nは等差、等比数列のいずれかとし、 c_n+b_n=c_nのとき、 dnd_nを求めよ 


解答は自分も考えてみるので、是非参考にしてもらってください

補足

(1)(1)はジグマが重なる場合の計算として、手ほどき(にしては難しい)のようなものとしての役割を果たしてもらってからの(2)(3)(2)(3)の応用?って感じでしょうかね

返信(2件)

素敵なアイデア、ありがとうございます!


{dn}\{d_n\}はnnを文字として扱っているので、結局ana_nもbnb_nもcnc_nも同じ式(おそらく16n(n+1)(n+2)dn\dfrac{1}{6}n(n+1)(n+2)d_n)となる気がするのですが、そうすると(2)の問題ってd_nはどのような式でもよいということになってしまいませんか?


また、(3)は、cn+bn=cnc_n+b_n=c_nということは、bn=0b_n=0ということで正しいですか?

そうなると、もし上記の条件が正しいならば、16n(n+1)(n+2)dn=0\dfrac{1}{6}n(n+1)(n+2)d_n=0となり、dn=0d_n=0(∵nnは自然数より16n(n+1)(n+2)≠0\dfrac{1}{6}n(n+1)(n+2)≠0)となりますか?

自分は(2)のねらいは半ばそんなところですかね、定数なら何でもいいという気付きを与えたいという(まぁ個人的なものなんですが^^;)だけです。


あと、dnじゃなくて、dm{d_n}じゃなくて、{d_m}に訂正させてください。すみません



質問者からのお礼コメント

質問者からのお礼コメント

皆様、詳しいアイデアをありがとうございます!

今回は、私のコメントにも丁寧に対応してくださった@Enigmathematic様をベストアンサーにさせていただきましたが、どの方も凝ったアイデアを提供していただき、大変参考になりました。

ありがとうございました!

そのほかの回答(1件)

式そのものに意味を見出すのが難しそうなので、無難にan,bn,cna_n,b_n,c_nの大小関係を聞いたりしてみてはいかがでしょうか。


あとは、

lim⁡n→∞cnanbn\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{c_n}{\sqrt{a_nb_n}}

が収束しそうだなと思いました。

返信(1件)

なるほど! ご意見ありがとうございます!

大小関係、やってみました!

極限の収束についてですが、これってどうやったら求められるか、分かりますか?

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