[문제2-1]먼저, a1a2a3a41의 경우를 살펴보면 아래와 같다.a1a2a3a41=a4−a11(a1a2a31−a2a3a41)=(a4−a1)(a3−a1)(a2−a1)1(a11−a21)−{(a4−a1)(a3−a1)(a3−a2)1+(a4−a1)(a4−a2)(a3−a2)1}(a21−a31)+(a4−a1)(a4−a2)(a4−a3)1(a31−a41)
같은 방법으로 a1a2a3a4a51의 경우를 살펴보면 아래와 같다.a1a2a3a4a51=a5−a11(a1a2a3a41−a2a3a4a51)=(a5−a1)(a4−a1)(a3−a1)(a2−a1)1(a11−a21)−{(a5−a1)(a4−a1)(a3−a1)(a3−a2)1+(a5−a1)(a4−a1)(a4−a2)(a3−a2)1+(a5−a1)(a5−a2)(a4−a2)(a3−a2)1}(a21−a31)+{(a5−a1)(a4−a1)(a4−a2)(a4−a3)1+(a5−a1)(a5−a2)(a4−a2)(a4−a3)1+(a5−a1)(a5−a2)(a5−a3)(a4−a3)1}(a31−a41)−(a5−a1)(a5−a2)(a5−a3)(a5−a4)1(a41−a51)
따라서, X1, X2, X3, X4는 아래와 같다.X1=(a5−a1)(a4−a1)(a3−a1)(a2−a1)1X2=−(a5−a1)(a4−a1)(a3−a1)(a3−a2)1−(a5−a1)(a4−a1)(a4−a2)(a3−a2)1−(a5−a1)(a5−a2)(a4−a2)(a3−a2)1X3=(a5−a1)(a4−a1)(a4−a2)(a4−a3)1+(a5−a1)(a5−a2)(a4−a2)(a4−a3)1+(a5−a1)(a5−a2)(a5−a3)(a4−a3)1X4=−(a5−a1)(a5−a2)(a5−a3)(a5−a4)1
[문제2-2]위 계산식에 ai=x−i을 대입하여 정리하면 다음이 성립한다.a1a2a3a41=−3!1(x−11−x−23+x−33−x−41)a1a2a3a4a51=4!1(x−11−x−24+x−36−x−44+x−51)따라서 다음이 성립함을 추측할 수 있고, 이를 수학적 귀납법을 사용하여 증명할 수 있다.a1a2⋯an1=(n−1)!(−1)n−1k=0∑n−1(−1)kn−1Ckx−k−11 (단, n은 2이상의 자연수)(0C0=1으로 정하면 n=1일 때도 상기 식은 a11=x−11로 성립함.)
이로부터 다음 식을 얻는다.∫n+1n+2a1a2⋯an1dx=(n−1)!(−1)n−1k=0∑n−1(−1)kn−1Ck∫n+1n+2x−k−11dx=(n−1)!(−1)n−1k=0∑n−1(−1)kn−1Ck(ln(n−k+1)−ln(n−k))이때 n−1Ck−1+n−1Ck=nCk임을 이용하면=(n−1)!(−1)n−1k=0∑n−1(−1)knCkln(n−k+1)=(n−1)!(−1)n−1k=0∑n−1(−1)kn−1Ck(ln(n−k+1)−ln(n−k))이때 n−1Ck−1+n−1Ck=nCk임을 이용하면=(n−1)!(−1)n−1k=0∑n−1(−1)knCkln(n−k+1)