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等比数列を使って、貯金の積立を考える
著作名: OKボーイ
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つみたてNISAがいくら増えるのかを等比数列を使って考えてみよう

等比数列を使った問題の中で、つみたてNISAや貯金のように、貯まっていくお金を計算する問題がよく出題されます。例えば次のような問題です

毎年a円ずつ積み立てています。1年預けるとrの利息がつきます。このとき、n年後にはいくらお金がたまっているかを考えてみましょう。


問題へのアプローチ方法

1年目、2年目、3年目・・・n年目には毎年いくらお金が預けるのか預けたお金はいくらになっているのかを考えてみましょう。

解法

まず、1年目に預けたお金が2年目にはいくらになるのか、2年目に預けたお金が3年目にはいくらになるのか、3年目に預けたお金は4年目にはいくらになるのかを考えます。

1年目:a(1+r)円

a円預けて1年間でrの利息がつくので、1年目のお金は2年目が始まる頃には

a(1+r)円になります。

2年目:a(1+r)²+a(1+r)円

まず、毎年a円は必ず預けるので、2年目にもa円を預けます。この預けたa円は、2年目が終わる頃にはa(1+r)円となっています。

そしてこれとは別に、1年目に預けたお金にも利息がついてきます。
1年目に預けたお金は2年目が始まる頃にa(1+r)円となっていましたが、このお金は3年目が始まる頃にはさらにrの利息がついて

a(1+r)(1+r)=a(1+r)²円

となります。合計すると2年目までに預けたお金の総額は

a(1+r)²+a(1+r)円

であることがわかりました。

3年目:a(1+r)³+a(1+r)²+a(1+r)円

3年目も同様にして、預けたお金の総額は

a(1+r)³+a(1+r)²+a(1+r)円

となります。

n年目はどうなる?

つまり、このことからn年目までに預けたお金の総額は、

a(1+r)ⁿ+a(1+r)ⁿ⁻¹+a(1+r)ⁿ⁻²・・・a(1+r)

で求めることができます。この等比数列の和を考えれば、n年目までに預けたお金の合計金額がわかりますね。

a(1+r)を初項、 a(1+r)ⁿを末項、1+rを公比とすると、等比数列の和の公式より


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が求める金額の合計となります。
このように利息の計算をするのにも用いることができるのが、等差数列の特徴です。

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