無限級数
Σ 1/n(n+1)=1
の計算は有名です(n はすべての正整数を走る)。
いわゆる部分分数分解をすれば
1/n(n+1)=1/n−1/(n+1)
なので、隣り合う項の間で相殺が起こるおかげで、
はじめの N 項の和が明示的に
(1−1/2)+(1/2−1/3)+…+(1/N−1/(N+1))
=1−1/(N+1)
と計算できる、だから N→∞ とすれば和が 1 と求まる、
という仕組みでした。
Σ 1/n(n+1)=1
の計算は有名です(n はすべての正整数を走る)。
いわゆる部分分数分解をすれば
1/n(n+1)=1/n−1/(n+1)
なので、隣り合う項の間で相殺が起こるおかげで、
はじめの N 項の和が明示的に
(1−1/2)+(1/2−1/3)+…+(1/N−1/(N+1))
=1−1/(N+1)
と計算できる、だから N→∞ とすれば和が 1 と求まる、
という仕組みでした。
では、と少し一般化を考えてみます。
たとえば
Σ 1/n(n+1)(n+2)
はどうなるでしょうか?
これは、部分分数分解
1/2 [1/n−2/(n+1)+1/(n+2)]
を利用することではじめの N 項の和が同じような相殺によって
1/2 [1/1−2/2+1/3]+1/2 [1/2−2/3+1/4]+1/2 [1/3−2/4+1/5]+…+1/2 [1/N−2/(N+1)+1/(N+2)]
=1/4−1/2[1/(N+1)−1/(N+2)]
となるので、N→∞ とすれば
Σ 1/n(n+1)(n+2)=1/4
と計算できます。
では、一般に
Σ 1/n(n+1)(n+2)…(n+k)
はどうなるのでしょうか?
実はこの無限級数の和は k を用いてばしっと書くことが出来て、
その答えは 1/(k・k!) です(k=1,2 のときは確かに合っています)。
一般的な場合の証明は、どうするのがいいのでしょうか?
やっぱり部分分数分解に頼る?
(この方針で実際にやってみると、
「これはなかなか『イバラの道』なんじゃない?」
という気分になっちゃうかもしれません)
たとえば
Σ 1/n(n+1)(n+2)
はどうなるでしょうか?
これは、部分分数分解
1/2 [1/n−2/(n+1)+1/(n+2)]
を利用することではじめの N 項の和が同じような相殺によって
1/2 [1/1−2/2+1/3]+1/2 [1/2−2/3+1/4]+1/2 [1/3−2/4+1/5]+…+1/2 [1/N−2/(N+1)+1/(N+2)]
=1/4−1/2[1/(N+1)−1/(N+2)]
となるので、N→∞ とすれば
Σ 1/n(n+1)(n+2)=1/4
と計算できます。
では、一般に
Σ 1/n(n+1)(n+2)…(n+k)
はどうなるのでしょうか?
実はこの無限級数の和は k を用いてばしっと書くことが出来て、
その答えは 1/(k・k!) です(k=1,2 のときは確かに合っています)。
一般的な場合の証明は、どうするのがいいのでしょうか?
やっぱり部分分数分解に頼る?
(この方針で実際にやってみると、
「これはなかなか『イバラの道』なんじゃない?」
という気分になっちゃうかもしれません)
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