Тема . ММО (Московская математическая олимпиада)

Последовательности и прогрессии на ММО

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела ммо (московская математическая олимпиада)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#122404

Дана последовательность a = n!(n2− 2025n +1)
 n для всех натуральных n.  Найдите сумму первых 2025  членов этой последовательности.

Источники: ММО - 2025, первый день, 11.2(см. mmo.mccme.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Выглядит наша последовательность сложно, но явно намекает на разложение или замену. А нельзя ли n² - 2025n + 1 как-то переписать через факториалы? Попробуйте раскрыть скобки и посмотреть, не получится ли что-то телескопическое.

Подсказка 2

Хм, а если представить n² - 2025n как (n + 1)(n + 2) минус что-то? Тогда n! умножится на скобки, и может получиться разность факториалов. Как бы это оформить?

Подсказка 3

Окей, допустим, мы разложили аₙ в сумму вида (n + 2)! - (n + 1)! - 2027 • (n + 1)! + 2027 • n!. Теперь посмотрим на сумму а₁+ a₂+ … + a₂₀₂₅. Почти все слагаемые должны сократиться! Что останется в конце?

Показать ответ и решение

Первое решение.

Представим an  в виде

an = n!((n +1)(n +2)− (n +1)− 2027n)= (n +2)!− (n+ 1)!− 2027n⋅n!=

=((n+ 2)!− (n+ 1)!)− 2027((n+ 1)!− n!).

Тогда получаем

a + a +...+ a   = (2027!− 2!)− 2027⋅(2026!− 1!)= 2025
 1  2       2025

Второе решение.

Перейдём к более общей задаче: будем рассматривать последовательности ak,n = n!(n2− kn +1),  где k — фиксированное натуральное число, а n  — номер члена последовательности, и искать сумму первых k  членов таких последовательностей.

При k= 1  получаем, что сумма равна a1,1 =1!(1− 1+ 1)=1.

При k= 2  получаем, что сумма равна a2,1+ a2,2 = 1!(1− 2+1)+ 2!(4− 4+1)= 2.  Аналогично можно получить, что при k= 3  сумма равна 3  . Возникающую гипотезу о том, что при произвольном k  искомая сумма равна k,  нужно строго доказать. Это можно сделать методом математической индукции.

База индукции уже проверена. Из предположения о том, что

ak,1+ ak,2+ ak,3+ ...+ak,k = k,

требуется вывести

a    + a    +a    + ...+ a      = k+1.
 k+1,1   k+1,2  k+1,3       k+1,k+1

Заметим, что

a     =n!(n2 − (k+ 1)n+ 1)= n!(n2− kn +1 − n)= a − n!n =a − n!((n +1)− 1)= a   − (n+ 1)!+ n!.
 k+1,n                                     k,n       k,n               k,n

Следовательно,

ak+1,1 +ak+1,2+ ak+1,3+...+ak+1,k+1 =

=ak,1 +ak,2+ ak,3+ ...+ ak,k− ((k+ 1)!− 1!)+ (k+ 1)!((k+ 1)2− (k+ 1)(k+ 1)+1)=

=k− (k+ 1)!+1 +(k+ 1)!= k+ 1

Что и требовалось доказать.

Ответ:

 2025

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!