■ある級数について

 幾何学におけるマイ未解決問題(その5)にでてきた級数,k=1〜nとして,

  Σk2^k=1・2+2・2^2+3・2^3+・・・+n・2^n

 2Σk2^k=    1・2^2+2・2^3+3・2^4+・・・+n・2^n+1

辺々を引くと

  Σk2^k=−2−2^2−2^3−・・・−2^n+n・2^n+1

=−Σ2^k+n・2^n+1

=−(2^n+1−2)+n・2^n+1

=(n−1)2^n+1+2

について補足しておきたい.以前,やったようなやらないような・・・

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 一般に,k=0〜nとして,

  S=Σ(a+kd)q^k=a+(a+d)q+(a+2d)q^2+・・・+(a+nd)q^n

=aΣq^k+dΣkq^k

aΣq^k=a(1−q^n+1)/(1−q)

  Σkq^k=1・q+2・q^2+3・q^3+・・・+n・q n

 qΣkq^k=    1・q^2+2・q^3+3・q^4+・・・+n・q^n+1

辺々を引くと

(1−q)Σkq^k=q+q^2+q^3+・・・+q^n−n・q^n+1

=Σq^k−n・q^n+1

=(q−q^n+1)/(1−q)−n・q^n+1

Σkq^k=(q−q^n+1)/(1−q)^2−n・q^n+1/(1−q)

dΣkq^k=d(q−q^n+1)/(1−q)^2−dn・q^n+1/(1−q)

aΣq^k+dΣkq^k=d(q−q^n+1)/(1−q)^2+{a(1−q^n+1)−dn・q^n+1}/(1−q)

S=dq(1−q^n)/(1−q)^2+{a−(a+dn)q^n+1)/(1−q)

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 したがって,k=1〜n−2として,[1]〜[4]までの総和を調べてみると

  Σ2^k(n−k−1)=2^n−2n

となる.

  2^n−2n+(2n−3)+2=2^n−1  (合致)

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