木はどこまで伸びる

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無限等比級数

ある条件で伸びる木の高さについて考察することで、極限の感覚を磨き、

無限等比級数の理解を深め、興味をもつことが、この教材のねらいである。

校門の脇にある木は、毎年、前の年に伸びた分の半分だけ枯れることなく必ず伸びる。

高さ1mの木が最初の年に1m伸びた。この木はどこまでも伸び続けるのだろうか?

1年後の高さは1+1=2m、2年後の高さは1+1+(1/2)=(5/2)m=2.5m

3年後の高さは1+1+(1/2)+(1/4)=(11/4)m=2.75m・・・

よって、n年後の木の高さは、1+{1+(1/2)+(1/4)+(1/8)+…+(1/2n-1)

(k=1Σn)(1/2k-1) となる。

よって、この等比数列の無限級数を計算すると、

1+(k=1Σ)(1/2k-1)=1+lim(n→∞)2{1-(1/2)n}=1+2=3より、

この木の高さは3mまでしか伸びないことがわかる。