高校数学[総目次]

数学B 第1章 数列

  スライド ノート 問題
1. 等差数列      
2. 等比数列      
3. Σ(シグマ)と和の公式      
4. 階差数列      
5. 数列の和と一般項      
6. 差をとってできる数列の応用      
7. (等差)×(等比)の和      
8. 群数列      
9. 隣接2項間漸化式(その1)      
10. 隣接2項間漸化式(その2)      
11. 隣接3項間漸化式      

演習問題

問題1【基本】
$2\,|\,4,6,8\,|\,10,12,14,16,18\,|\,20,22,24,\cdots$ のように偶数の列を,順に1個,3個,5個,$\cdots$ の群に分ける.
(1) 第 $n$ 群の初項を求めよ.
(2) 第 $n$ 群の数の和を求めよ.
(3) 第10群の4番目の数を求めよ.
(4) 1000は第何群の何番目の数か.

問題2【標準】
 数列 $1,2,1,3,2,1,4,3,2,1,5,\cdots$ において次の各問いに答えよ.
(1) $m$ 回目の $n$ は初項から数えて何番目に現れるか.
(2) 第100項を求めよ.

問題3【標準】
 数列 $\dfrac11,\dfrac12,\dfrac21,\dfrac13,\dfrac22,\dfrac31,\dfrac14,\dfrac23,\dfrac32,\dfrac41,\dfrac15,\cdots$ において次の各問いに答えよ.
(1) $\dfrac5{13}$ は第何項か.
(2) 第100項を求めよ.

問題1【基本】

$2\,|\,4,6,8\,|\,10,12,14,16,18\,|\,20,22,24,\cdots$ のように偶数の列を,順に1個,3個,5個,$\cdots$ の群に分ける.
(1) 第 $n$ 群の初項を求めよ.
(2) 第 $n$ 群の数の和を求めよ.
(3) 第10群の4番目の数を求めよ.
(4) 1000は第何群の何番目の数か.

 第 $k$ 群には $2k-1$ 個の項がありますから,第 $k$ 群の末項は最初から数えて

$1+3+5+\cdots+(2k-1)=k^2$ (番目)

の項です.このように群数列の問題では

各群の末項に着目する

というのが定石です.

解答

(1) $n\geqq2$ のとき,第 $n$ 群の初項は第 $n-1$ 群の末項の次の項であると捉えると,第 $n$ 群の初項はから最初から数えて

$(n-1)^2+1=n^2-2n+2$ (番目)

の項である.( $n=1$ のときもこれでよい.)

 与えられた数列を $\{a_n\}$ とすると,一般項は $a_n=2n$ となるから第 $n$ 群の初項は,

$a_{n^2-2n+2}=\underline{2(n^2-2n+2)}$

(2) 第 $n$ 群は,初項 $2(n^2-2n+2)$,末項 $n^2$,項数 $2n-1$ の等差数列であるから,等差数列の和の公式により

\[\begin{align*}
(\mbox{求値})&=\dfrac12(2n-1)\{(2(n^2-2n+2)+n^2\}\\[5pt]
&=\underline{\dfrac12(2n-1)(3n^2-4n+4)}
\end{align*}\]

(3) 第9群の末項は $9^2=81$ 番目の項であるから

\[a_{81}=2\cdot81=162\]

 第10群の4番目の数は162の4つあとの偶数であるから $\underline{170}$.

(4) $a_n=2n=1000$ を解くと $n=500$ であるから,1000は第500項である. $n^2\leqq500$ 満たす最大の自然数 $n$ は $22^2=484$,$23^2=529$ より22.よって第1000項は第23群の16番目の項である.

問題2【標準】

 数列 $1,2,1,3,2,1,4,3,2,1,5,\cdots$ において次の各問いに答えよ.
(1) $m$ 回目の $n$ は初項から数えて何番目に現れるか.
(2) 第100項を求めよ.

 与えられた数列を

$1\,|\,2,1\,|\,3,2,1\,|\,4,3,2,1\,|\,5,\cdots$

というように群に分けると,第 $k$ 群には $k$ 個の項があるから第 $k$ 群の末項は最初から数えて

$1+2+\cdots+k=\dfrac12k(k+1)$ (番目)

の項となります.

解答