部分分数・有理化で差の形にして求める和(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: 部分分数・有理化で差の形にして求める和(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
次の和を求めよ.
\begin{enumerate}
\item[(1)] $\displaystyle\sum_{k=1}^{n}\frac{1}{k(k+1)(k+2)}$
\item[(2)] $\displaystyle\sum_{k=1}^{n}\frac{1}{\sqrt{k}+\sqrt{k+1}}$
\end{enumerate}
(1) $\dfrac{1}{k(k+1)}-\dfrac{1}{(k+1)(k+2)}=\dfrac{(k+2)-k}{k(k+1)(k+2)}=\dfrac{2}{k(k+1)(k+2)}$ であるから
\begin{align*}
\sum_{k=1}^{n}\frac{1}{k(k+1)(k+2)}&=\frac{1}{2}\sum_{k=1}^{n}\left\{\frac{1}{k(k+1)}-\frac{1}{(k+1)(k+2)}\right\}=\frac{1}{2}\left\{\frac{1}{2}-\frac{1}{(n+1)(n+2)}\right\}\\
&=\frac{(n+1)(n+2)-2}{4(n+1)(n+2)}=\frac{n(n+3)}{4(n+1)(n+2)}
\end{align*}
(2) 分母を有理化すると $\dfrac{1}{\sqrt{k}+\sqrt{k+1}}=\dfrac{\sqrt{k+1}-\sqrt{k}}{(k+1)-k}=\sqrt{k+1}-\sqrt{k}$ であるから
\[ \sum_{k=1}^{n}(\sqrt{k+1}-\sqrt{k})=(\sqrt{2}-\sqrt{1})+(\sqrt{3}-\sqrt{2})+\cdots+(\sqrt{n+1}-\sqrt{n})=\sqrt{n+1}-1 \]
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