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数列の問題で・・・
こんにちは。ある課題の問題で、どう手をつけていいのかわかりません。 Σ(n-k)coskθ cosk=cosのk乗 Σはk=1でn-1まで 私は数学が苦手で、なんとも手が付けられません。一応、高校の数学の参考書とにらっめこしましたが、さっぱりです。ぜひ僕にご教授を m(__)m 解き方のヒントでもいいです。結構困っています。
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F(θ)=Σ(n-k)cos^kθとおきます。これをcosθ倍して cosθF(θ)=Σ(n-k)cos^(k+1)θ となります。この式でΣをk=1からn-1まで動かす代わりに k=2からnまで動かすと考えれば、 cosθF(θ)=Σ(n-k+1)cos^kθ となることがわかります。そこで cosθF(θ)-F(θ)=cos^nθ+cos^(n-1)θ+…+cos^2θ-(n-1)cosθ がわかります。この右辺をよくみると等比数列の形をしているから、 (右辺)=cos^2θ(1-cos^(n-1)θ)/(1-cosθ)-(n-1)cosθ となります。これを(cosθ-1)で割れば求める答えです。 とても綺麗とはいえませんが、整理すれば {-(n-1)cosθ+ncos^2θ+cos^{n+1}θ}/(1-cosθ)^2 になると思います。一応確認されてください。 なおこの手の数列の和の問題は次のように考えるのが基本です。 F=Σ(kの一次式)a^k とおいて、Fのk倍を考えます。 そうするとkF-Fでは一次式の階差が定数[まあようするに微分のようなものです] になって、階差はただの等比数列というわけです。 一般にΣ(kのn次式)a^kの形の数列の和は 第n階差までとれば等比数列になることがわかります。 なおθ=0,±2π,…のときは別に計算(0ですが)してください。
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