454 基本 例題 30 群数列の応用 1 2 3 1'2'2 ' 43 5 6 7 8 9 10 11 3 9 4'4' 3' 00000 4'4'5' の分数の数列について、 初項から第 210 項までの和を求めよ。 × [類 東北学院大] 指針 分母が変わるところで区切りを入れて,群数列として考える。 分母: 12,23, 3, 34, 44, 45, 1個 2個 3個 4個 ****** 第n群には、分母がnの分数がn個あることがわかる。 分子: 12,34, 5, 67, 8, 9, 10 | 11, ...... 分子は, 初項1, 公差1の等差数列である。 すなわち, もとの数列の項数と分 は等しい。 まず第210項は第何群の何番目の数であるかを調べる。 分母が等しいものを群として,次のように区切って考える。 10 | 11 9 34 5 6 7 8 4'4'45' 23'3'34' 解答 第1群から第n群までの項数は 1+2+3+…+n=1/21n(n+1) 第210項が第n群に含まれるとすると もとの数列の第項は 分子が k である。また 第群は分母がんで、 個の数を含む。 これから第n群の最 の数の分子は 重要 自然数 (1) 有 然料 (2) る よって (+8)=808(1+n(n+1) (n-1)n<210≤n(n+1) (n-1)n<420≦n(n+1) ...... ① (n-1)n は単調に増加し, 19・20=380, 20・21=420 である から ①を満たす自然数n は n=200URS また,第 210 項は分母が 20 である分数のうちで最後の数 である。 ここで,第n群に含まれるすべての数の和は ･･20・21=210 一般込 1/17 121/12n(n-1)+1}+(n-1) 1)÷1 n = n(n²+1)÷n=n²+1 ゆえに、求める和は 20k2+1 2 は第群の数の分 子の和 等差数列の和 1 20 20 n{2a+ (n-1)d) k=1 2 k² +Σ 1/20-21.41 k=1 k=1 ++ 20 ) =1445