部分和を求めて無限級数の和(B)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: 部分和を求めて無限級数の和(A) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
次の無限級数の収束・発散を調べ,収束するときはその和を求めよ.
\begin{enumerate}
\item[(1)] $\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n(n+1)(n+2)}$
\item[(2)] $\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty}\log\frac{n+1}{n}$
\end{enumerate}
第 $n$ 項までの部分和を $S_n$ とする.
(1) $\dfrac{1}{k(k+1)(k+2)}=\dfrac{1}{2}\left\{\dfrac{1}{k(k+1)}-\dfrac{1}{(k+1)(k+2)}\right\}$ であるから
\[ S_n=\frac{1}{2}\left\{\left(\frac{1}{1\cdot 2}-\frac{1}{2\cdot 3}\right)+\left(\frac{1}{2\cdot 3}-\frac{1}{3\cdot 4}\right)+\cdots+\left(\frac{1}{n(n+1)}-\frac{1}{(n+1)(n+2)}\right)\right\}=\frac{1}{2}\left\{\frac{1}{1\cdot 2}-\frac{1}{(n+1)(n+2)}\right\} \]
よって $\displaystyle\lim_{n\to\infty}S_n=\frac{1}{4}$ となり,収束して和は $\dfrac{1}{4}$
(2) $\log\dfrac{k+1}{k}=\log(k+1)-\log k$ であるから
\[ S_n=(\log 2-\log 1)+(\log 3-\log 2)+\cdots+\{\log(n+1)-\log n\}=\log(n+1) \]
$\displaystyle\lim_{n\to\infty}S_n=\infty$ であるから,発散する.
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