■ベキ和と未定係数法(その19)
[Q]Σ1/2^n=1/2+1/4+1/8+・・・=1
[Q]Σn/2^n=1/2+2/4+3/8+・・・=2
[Q]Σn^2/2^n=1/2+4/4+9/8+・・・=6
[Q]Σn^3/2^n=1/2+8/4+27/8+・・・=26
[Q]Σ1/3^n=1/3+1/9+1/27+・・・=1/2
それでは
[Q]Σn/3^n=1/3+2/9+3/27+・・・=?
[Q]Σn^2/3^n=1/3+4/9+9/27+・・・=?
[Q]Σn^3/3^n=1/3+8/9+27/27+・・・=?
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S=Σn/3^n=1/3+2/9+3/27+・・・+n/3^n
1/3・S= 1/9+2/27+3/81+・・・+n/3^n+1
辺々差し引くと
2/3・S=(1/3+1/9+1/27+1/81+・・・+1/3^n)−n/3^n+1
n→∞のとき
(1/3+1/9+1/27+1/81+・・・+1/3^n)→1/2
n/3^n+1→0
したがって,S→3/4
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T=Σn^2/3^n=1/3+4/9+9/27+・・・+n^2/3^n
1/3・T= 1/9+4/27+9/81+・・・+n^2/3^n+1
辺々差し引くと
2/3・T=(1/3+3/9+5/27+7/81+・・・+(2n−1)/3^n)−n^2/3^n+1
ここで,2n−1=n^2−(n−1)^2である.
n→∞のとき
(1/3+3/9+5/27+7/81+・・・+(2n−1)/3^n)
=2Σn/3^n−Σ1/3^n→2・3/4−1/2=1
n^2/3^n+1→0
したがって,T→3/2
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U=Σn^3/3^n=1/3+8/9+27/27+・・・+n^3/3^n
1/3・U= 1/9+8/27+27/81+・・・+n^3/3^n+1
辺々差し引くと
2/3・U=(1/3+7/9+19/27+54/81+・・・+(3n^2−3n+1)/3^n)−n^3/3^n+1
ここで,3n^2−3n+1=n^3−(n−1)^3である.
n→∞のとき
(1/3+7/9+19/27+54/81+・・・+(3n^2−3n+1)/3^n)
=3Σn^2/3^n−3Σn/3^n+Σ1/3^n→3・3/2−3・3/4+1/2=7/4
n^3/3^n+1→0
したがって,U→21/8
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