自作数学問題bot @mathquestionakt (問題33) | 数学解説ブログ(つくば市の「数学・算数・物理に強い」プロ家庭教師 長通幸大・発信)

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中学高校の定期試験問題・大学入試問題・Twitterの数学特化系アカウントで出題された問題・閲覧した方からのご質問まで、幅広く取り扱う方針ですので、
日々の学習や数学的発想・思考力の向上にお役立ていただければ幸いな限りです。

次の条件を満たす{Sn(m)}を、m、nを用いて表せ。ただし、m、nはともに自然数とする。


解答作成日:2015年3月13日
テーマ:二重数列を伴う漸化式の一般項推定・数学的帰納法・コンビネーション記号の性質
履修学年:なし
(コンビネーション記号は高校1年で、数学的帰納法と漸化式は高校2年で履修しますので、本題は発想次第で高校数学ⅡBの範囲で解答可能です。)

難問、というよりは、コンビネーション記号によほど熟練した方でない限り、そもそも推定の段階までたどり付くのが難しそうです。

シグマ記号について説明しますと、∑の右側に数列の式があり、その式の変数に∑の下にある値(自然数)から上にある値までを一つ一つ代入して、求められた値を全て加えていくというものです。

例えば、∑の右に(2k+1)、下にk=1,上に10とあったら、(2×1+1)+(2×2+1)+(2×3+1)+…+(2×10+1)と連続的に加えていき、この値は120になります。

この「上にある値」が、本題ではmという文字で特定されていないから、戸惑いそうですね。

1からmまでの自然数の和がm(m+1)/2となることと、1からmまでの平方数(各自然数を2乗した値)の和m(m+1)(2m+1)/6となることにつきましては、本解説では自明のものとして割愛しましたが、リクエストがありました場合、別記事でご紹介いたします。




漸化式の一般項を求める為に「推定」を使った際は、最後の確認も忘れずに!