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Infitite series どなたかご教授ください。

以下のような問題があります。 S=Σ(n=1-->∞) 1/n^2  -(1) とする時、 Σ(n=1-->∞) 1/(2n+1)^2 -(2) Σ(n=1-->∞) (-1)^n/n^2 -(3) をSを使って表せ。 解答: (2)は(1)の最初の2項、1と1/4の後の1/9から一つ飛ばしの数列なので、{S-(5/4)}/2 なのですが、解析学の観点からしてこれは解答として十分でしょうか? (3)はちょっとややこしすぎてここでは書けませんが、Abel'formula を使ったところ答えが -1 となりました。これはExcelを使ってn=60000 まで推定した-0.82247 とかなり違いますが、やはり-1が間違いなのでしょうか? どうぞご教授お願いします。

質問者が選んだベストアンサー

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  • age_momo
  • ベストアンサー率52% (327/622)
回答No.4

S=Σ(n=1-->∞) 1/n^2  -(1) とする時、 Σ(n=1-->∞) 1/(2n+1)^2 -(2) Σ(n=1-->∞) (-1)^n/n^2 -(3) R=Σ(n=1-->∞) 1/(2n+1)^2とすると S-R=1+1/4+1/16+1/36+・・・+1/(2n)^2+・・・ =1+1/4(1+1/4+1/9+・・・+1/n^2+・・・)=1+1/4*S ∴R=3/4*S-1 T=Σ(n=1-->∞) (-1)^n/n^2 とすると -T=1-1/4+1/9-・・・=1+R-1/4(1+1/4+1/16+1/36+・・・+1/n^2+・・・) =1+3/4S-1-1/4S=1/2S T=-1/2S ですね。

mathematical
質問者

お礼

返事が大変遅くなってしまいましたがみなさんご回答ありがとうございました。参考にさせていただきました。

その他の回答 (3)

  • ryn
  • ベストアンサー率42% (156/364)
回答No.3

直接の解答ではないですが, (3) は Σ(n=1-->∞) 1/(2n)^2 をSで表したものと (2) の結果を使えば,  (-1/2)S となります. ここで,S は  S = π^2/6 となることは有名です. すると,  Σ(n=1-->∞) (-1)^n/n^2 = (-1/2)*(π^2/6) = (-1/12)*π^2 ≒ -0.8224… のようになるので,エクセルが正しいですね.

  • oyaoya65
  • ベストアンサー率48% (846/1728)
回答No.2

(1)S=(π^2)/6 (2)級数和 {(π^2)/8}-1 >(2){S-(5/4)}/2 ={(π^2)/12}-5/8 となり正しい和と一致しませんね。 つまり間違っています。 (3)級数和 -(π^2)/12≒-0.8224670334241132182362075834 >これはExcelを使ってn=60000 まで推定した-0.82247 とかなり違いますが こちらが正しいですね。 >やはり-1が間違いなのでしょうか? 間違いです。 (計算には数学ソフトMathematica使用しました。)

  • siegmund
  • ベストアンサー率64% (701/1090)
回答No.1

(3)の結果は -π^2/12 でしょう.

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