[ 掲示板に戻る ]

記事No.27252に関するスレッドです

無限級数 / ジェミニ
次の無限級数の和を求めよ
(1)Σ[n=2→∞]log(1-1/n^2)
(2)Σ[n=1→∞]log{1+x^(2n-1)}(0<x<1)

まず(1)は解説のΣ[k=2→n]log(1-1/k^2)=

Σ[k=2→n]logk^2-1/k^2=Σ[k=2→n]log{(k+1)/k}{(k-1)/k}

=Σ[k=2→n]log{(k+1)/k}-log{k/(k-1)}

=log(n+1)/n-log2/1→(n→∞)=-log2

またはlog[(1・3/2^2)(2・4/3^2)(3・5/4^2)....{(n-1)(n+1)/n^2}]とあるのですが

Σ[k=2→n]log{(k+1)/k}{(k-1)/k}

からΣ[k=2→n]log{(k+1)/k}-log{k/(k-1)}への変形の仕方を教えてください

そして,またはの後の式に何故なるのか分かりません

(2)はΣ[k=1→n]log{1+x^(2k-1)}=log1/(1-x)・(1-x)(1+x)

(1+x^2)(1+x^2^2)....{1+x^(2n-1)}=log1/1-x(1-x^2n-1)

(1+x^(2n-1)=log(1-x^2n)/(1-x)となっていて

Σ[k=1→n]log{1+x^(2k-1)}からlog1/(1-x)・(1-x)(1+x)(1+x^2)(1+x^2^2)....{1+x^(2n-1)}への変形が分かりません

その次のlog1/(1-x)・(1-x)(1+x)(1+x^2)(1+x^2^2)....{1+x^(2n-1)}からlog1/1-x(1-x^2n-1)(1+x^(2n-1)への変形と

log1/1-x(1-x^2n-1)(1+x^(2n-1)からlog(1-x^2n)/(1-x)への変形もお願いします

No.27252 - 2014/06/21(Sat) 12:36:32

Re: 無限級数 / X
>>Σ[k=2→n]log{(k+1)/k}-log{k/(k-1)}への変形の仕方を教えてください
Σ[k=2→n]log{(k+1)/k}{(k-1)/k}=Σ[k=2→n]{log{(k+1)/k}+log{(k-1)/k}}
=Σ[k=2→n]{log{(k+1)/k}-log{k/(k-1)}}
となります。

>>そして,またはの後の式に何故なるのか分かりません
Σ[n=2→∞]log(1-1/n^2)=Σ[n=2→∞]log{(n^2-1)/n^2}
=Σ[n=2→∞]log{(n-1)(n+1)/n^2}
あとは対数の和が真数の積になることに注意して
もう一度ご質問の式をご覧下さい。

No.27255 - 2014/06/21(Sat) 13:04:44

Re: 無限級数 / angel
> Σ[k=2→n]log{(k+1)/k}{(k-1)/k}
> からΣ[k=2→n]log{(k+1)/k}-log{k/(k-1)}への変形の仕方を教えてください


試しに log{(k+1)/k}-log{k/(k-1)} を計算してみましたか?
logX-logY=log(X/Y)
※もしくは logX-logY=logX+log(1/Y)=log(X・1/Y)
という性質を使えば、そのまま log{(k+1)/k)}-log{k/(k-1)}=log{(k+1)(k-1)/k^2}であり、
log{(k+1)/k}{(k-1)/k} = log{(k+1)/(k-1)/k^2} と一致しますね。どう変形するかは逆を辿っていけば良いです。
※logの中身が負にならないことだけは注意

No.27257 - 2014/06/21(Sat) 13:07:33

Re: 無限級数 / X
>>Σ[k=1→n]log{1+x^(2k-1)}から〜
これは解答者が
Σ[n=1→∞]log{1+x^(2n-1)}

Σ[n=1→∞]log{1+x^(2n)}
と見間違えたことによる方針自体のミスです。
Σ[n=1→∞]log{1+x^(2n-1)}
がタイプミスでない限り、解答になっていません。

ちなみに問題がタイプミスであった場合、以下のようになります。
S[n]=Σ[k=1→n]log{1+x^(2k)}
とすると
S[n]=log{(1+x^2)(1+x^4)…{1+x^(2k)}}
=log{(1-x^2)(1+x^2)(1+x^4)…{1+x^(2k)}/(1-x^2)}
=log{(1-x^4)(1+x^4)…{1+x^(2k)}/(1-x^2)}
=…
=log{{1-x^(4n)}/(1-x^2)}
∴0<x<1により
Σ[n=1→∞]log{1+x^(2n)}
=lim[n→∞]S[n]
=log{1/(1-x^2)}
となります。

No.27258 - 2014/06/21(Sat) 13:08:41

Re: 無限級数 / ジェミニ
分かりました、有難うございました〜
No.27263 - 2014/06/21(Sat) 13:28:42

Re: 無限級数 / ジェミニ
あ、log1/1-x(1-x^2n-1)(1+x^(2n-1)からlog(1-x^2n)/(1-x)
この変形がまだ分かりません、どういう公式を使ったのか教えてください

No.27265 - 2014/06/21(Sat) 13:34:40

Re: 無限級数 / ジェミニ
(2)は問題が分かりづらいとの事なので、画像で載せますね、

この画像のΣ[k=1→n]log{1+x^(2k-1)}からその次の式への変形

と更にその次の式更に最後の式への変形が分かりません

No.27271 - 2014/06/21(Sat) 14:36:42

Re: 無限級数 / IT
>この画像のΣ[k=1→n]log{1+x^(2k-1)}からその次の式への変形
loga+logb=log(ab)を使っています。logの基本性質です。
>と更にその次の式
(1-A)(1+A)=1-A^2 を使っています。
>更に最後の式への変形が分かりません
A=x^(2^(n-1))としたとき (1-A)(1+A)=1-A^2 を使っています。
それと{x^(2^(n-1))}^2=x^{(2^(n-1))2}=x^{(2^((n-1)+1)}

No.27272 - 2014/06/21(Sat) 14:38:30

Re: 無限級数 / ジェミニ
その場合A^2=[x^(2^(n-1))]^2={x^2^(n-1)}^2

=x^2^(2n-2)になりませんかx^2nにならないんです

No.27273 - 2014/06/21(Sat) 14:52:29

Re: 無限級数 / ジェミニ
それと、その式の1個前の(1-x)(1+x^2)(1+x^2^2)....{1+x^(2n-1)}なんですが

(1-x)(1+x^2)(1+x^2^2)....が{1-x^(2n-1)}になってるかと思うのですが、ここどうやってなったか教えてください

No.27274 - 2014/06/21(Sat) 14:56:12

Re: 無限級数 / ジェミニ
最初のΣlogから第二式のlog1/1-x〜がどうやってなったのか分からないです、公式の見落としはない気がしますが、何かテクニックでしょうか
No.27275 - 2014/06/21(Sat) 15:03:36

Re: 無限級数 / IT
>{x^2^(n-1)}^2=x^2^(2n-2)になりませんか
適切にカッコを使いましょう。
n=4のとき
{x^2^(n-1)}^2
={x^(2^3)}^2
={x^(2^3)}{x^(2^3)}
=x^{(2^3)*2}
=x^{(2^4)}

累乗の基本性質を再確認される必要があると思います。
はっきり分からないときは、具体例で調べます。

No.27276 - 2014/06/21(Sat) 15:04:25

Re: 無限級数 / IT
> 最初のΣlogから第二式のlog1/1-x〜がどうやってなったのか分からないです、公式の見落としはない気がしますが、何かテクニックでしょうか

(1-x)/(1-x)の部分はテクニカルですね。
後は先ほど説明したlogの基本性質loga+logb=log(ab)と
(x-1)(x+1)=x^2-1 を使っています。

No.27277 - 2014/06/21(Sat) 15:06:47

Re: 無限級数 / IT
()の使い方など、あいまいなので、手書き画像を投稿された方が良いかも知れませんね。
No.27280 - 2014/06/21(Sat) 15:21:16

Re: 無限級数 / ジェミニ
>(1-x)/(1-x)の部分はテクニカルですね。
>後は先ほど説明したlogの基本性質loga+logb=log(ab)と
>(x-1)(x+1)=x^2-1 を使っています。

Σlogから第二式のlog1/1-x〜の所もうちょっと具体的にやってもらってもいいですか、一応公式は確認したのですが、分からないのです

No.27281 - 2014/06/21(Sat) 15:38:21

Re: 無限級数 / IT
n=2,n=3 のときを自分で計算して書き込んでください。
No.27282 - 2014/06/21(Sat) 16:03:21

Re: 無限級数 / ジェミニ
n=2の時log2+log(1+x^2),n=3の時

log2+log(1+x^2)+log(1+x^2^2)です

No.27284 - 2014/06/21(Sat) 16:28:33

Re: 無限級数 / IT
> n=2の時 log2+log(1+x^2)
第1項が間違っています。
> n=3の時 log2+log(1+x^2)+log(1+x^2^2)です
第1項が間違っています。再確認して修正してください。

「計算して」というのは、「模範解答の次の式の型(積の型)にして」という意味です。

loga+logb=log(ab)を使うとどうなりますか?

No.27286 - 2014/06/21(Sat) 17:56:50

Re: 無限級数 / ジェミニ
第1項はlog(1+x)でしたね、で、k=1からnまで足したのが

log(1+x)+log(1+x^2)+log(1+x^2^2)+....log{1+x^(2n-1)}

ですね,(1-x)/(1-x)をこれに掛けてlogの足し算は()の中を掛けれるから
log1/(1-x)・{(1-x)(1+x)(1+x^2)(1+x^2^2)....log{1+x^(2n-1)}
とやって

log1/(1-x)・{1-x^(2n-1)}{1+x^(2n-1)}ここまで分かりました

ここからは上のn=2,3を代入した形ですね

No.27288 - 2014/06/21(Sat) 18:26:20