■ある無限級数(その180)

 このシリーズの最初に,無限級数

  Σn^3/2^n=26

を示したことがあったが,今回のコラムでは,それよりも易しい無限級数

  Σ(n−1)/3^n=1/4

を扱うことにする.

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 有限級数

 1/9+2/27+3/81+・・・+(n−1)/3^n

=1/4(1−(2n+1)/3^n)

を示すことができれば,直ちに

  Σ(n−1)/3^n=1/4

が証明される.

[1]n=2のとき

  左辺=1/9,右辺=1/4(1−5/9)=1/9

[2]n=kのとき

左辺=1/4(1−(2k+1)/3^k)が成り立つものとする.

[3]n=k+1のとき

左辺=1/4(1−(2k+1)/3^k)+k/3^k+1

=1/4(1−(2k+1)/3^k+4k/3^k+1)

=1/4(1−(6k+3)/3^k+1+4k/3^k+1)

=1/4(1−(6k+3)/3^k+1+4k/3^k+1)

=1/4(1−(2k+3)/3^k+1)

=1/4(1−(2(k+1)+2)/3^k+1)=右辺

が成り立つ.

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