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微分積分★★★大学 ・ 教養数学

べき級数を用いた無限級数の和

by 匿名ユーザー

問題

次の無限級数の和を求めなさい。∑n=1∞n2n\sum_{n=1}^{\infty} \frac{n}{2^n}

解答

22

解説

∣x∣<1|x|<1 のとき成り立つ公式 ∑n=1∞nxn=x(1−x)2\sum_{n=1}^{\infty} n x^n = \frac{x}{(1-x)^2} を用いる。これは ∑n=0∞xn=11−x\sum_{n=0}^{\infty} x^n = \dfrac{1}{1-x} の両辺を xx で微分して xx を掛けることで得られる。x=12x=\dfrac{1}{2} を代入すると、∑n=1∞n2n=1/2(1−1/2)2=1/21/4=2\sum_{n=1}^{\infty} \frac{n}{2^n} = \frac{1/2}{(1-1/2)^2} = \frac{1/2}{1/4} = 2

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