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Page 1 Ex.48 Sum to n terms of the series ) x 4 1 )( x 3 1 ( 1 ) x 3 1 )( x 2 1 ( 1 ) x 2 1 )( x 1 ( 1 ? ? ? ? ? ? ? ? +...... Sol. Let T r be the general term of the series T r = ) x ) 1 r ( 1 )( rx 1 ( 1 ? ? ? So T r = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) x ) 1 r ( 1 )( rx 1 ( ) rx 1 ( ] x ) 1 r ( 1 [ x 1 = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? x ) 1 r ( 1 1 rx 1 1 x 1 T r = f(r) – f(r + 1) ? S = ? T r = T 1 + T 2 + T 3 + ........ + T n = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? x ) 1 n ( 1 1 rx 1 1 x 1 = ] x ) 1 n ( 1 )[ x 1 ( n ? ? ? Ex.49 (a) Sum the following series to infinity 7 · 4 · 1 1 + 10 · 7 · 4 1 + 13 · 10 · 7 1 + ........... (b) Sum the following series upto n-terms 1 · 2 · 3 · 4 + 2 · 3 · 4 · 5 + 3 · 4 · 5 · 6 + ............ Sol. (a) T n = ] n 3 4 [ ] n 3 1 [ ] 3 ) 1 n ( 1 [ 1 ? ? ? ? = ) 4 n 3 ) ( 1 n 2 ) ( 2 n 3 ( 1 ? ? ? = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 4 n 3 ) ( 1 n 3 ( 1 ) 1 n 3 ) ( 2 n 3 ( 1 T 1 = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? 7 · 4 1 4 · 1 1 Page 2 Ex.48 Sum to n terms of the series ) x 4 1 )( x 3 1 ( 1 ) x 3 1 )( x 2 1 ( 1 ) x 2 1 )( x 1 ( 1 ? ? ? ? ? ? ? ? +...... Sol. Let T r be the general term of the series T r = ) x ) 1 r ( 1 )( rx 1 ( 1 ? ? ? So T r = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) x ) 1 r ( 1 )( rx 1 ( ) rx 1 ( ] x ) 1 r ( 1 [ x 1 = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? x ) 1 r ( 1 1 rx 1 1 x 1 T r = f(r) – f(r + 1) ? S = ? T r = T 1 + T 2 + T 3 + ........ + T n = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? x ) 1 n ( 1 1 rx 1 1 x 1 = ] x ) 1 n ( 1 )[ x 1 ( n ? ? ? Ex.49 (a) Sum the following series to infinity 7 · 4 · 1 1 + 10 · 7 · 4 1 + 13 · 10 · 7 1 + ........... (b) Sum the following series upto n-terms 1 · 2 · 3 · 4 + 2 · 3 · 4 · 5 + 3 · 4 · 5 · 6 + ............ Sol. (a) T n = ] n 3 4 [ ] n 3 1 [ ] 3 ) 1 n ( 1 [ 1 ? ? ? ? = ) 4 n 3 ) ( 1 n 2 ) ( 2 n 3 ( 1 ? ? ? = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 4 n 3 ) ( 1 n 3 ( 1 ) 1 n 3 ) ( 2 n 3 ( 1 T 1 = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? 7 · 4 1 4 · 1 1 T 2 = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? 10 · 7 1 7 · 4 1 ? ? ? T n = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 4 n 3 ) ( 1 n 3 ( 1 ) 1 n 3 ) ( 2 n 3 ( 1 —————————————————— ? S n = ? n T = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 4 n 3 ) ( 1 n 3 ( 1 4 · 1 1 = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 4 n 3 ) ( 1 n 3 ( 6 1 24 1 as n ? ? ? S ? = 24 1 (b) 1 · 2 · 3 · 4 + 2 · 3 · 4 · 5 + 3 · 4 · 5 · 6 + ............. T n = 5 1 n(n + 1)(n + 2)(n + 3) [(n + 4) – (n – 1)] ? T 1 = 5 1 [1 · 2 · 3 · 4 · 5 – 0] T 2 = 5 1 [2 · 3 · 4 · 5 · 6 – 1 · 2 · 3 · 4 · 5] ? ? ? T n = 5 1 [n(n + 1)(n + 2)(n + 3)(n + 4) – (n – 1)n(n + 1)(n + 2)(n + 3)] ? S n = ? n T = 5 1 [n(n + 1)(n + 2)(n + 3)(n + 4)] = 5 1 n(n + 1)(n + 2)(n + 3)(n + 4) Ex.50 Find the sum to n terms and if possible also to infinity 1 1 3 7 . . + 1 3 5 9 . . + 1 5 7 1 1 . . + ....... Sol. 5 1 3 5 7 . . . + 7 3 5 7 9 . . . + 9 5 7 9 11 . . . + ....... ? T n = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 3 2 1 2 1 2 3 2 5 n n n n n ? ? ? ? ? = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 5 2 2 1 2 1 2 3 2 5 n n n n n ? ? ? ? ? ? = 1 2 1 2 1 2 3 ( ) ( ) ( ) n n n ? ? ? ? 2 2 1 2 1 2 3 2 5 ( ) ( ) ( ) ( ) n n n n ? ? ? ? = 1 4 1 2 1 2 1 1 2 1 2 3 ( ) ( ) ( ) ( ) n n n n ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Page 3 Ex.48 Sum to n terms of the series ) x 4 1 )( x 3 1 ( 1 ) x 3 1 )( x 2 1 ( 1 ) x 2 1 )( x 1 ( 1 ? ? ? ? ? ? ? ? +...... Sol. Let T r be the general term of the series T r = ) x ) 1 r ( 1 )( rx 1 ( 1 ? ? ? So T r = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) x ) 1 r ( 1 )( rx 1 ( ) rx 1 ( ] x ) 1 r ( 1 [ x 1 = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? x ) 1 r ( 1 1 rx 1 1 x 1 T r = f(r) – f(r + 1) ? S = ? T r = T 1 + T 2 + T 3 + ........ + T n = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? x ) 1 n ( 1 1 rx 1 1 x 1 = ] x ) 1 n ( 1 )[ x 1 ( n ? ? ? Ex.49 (a) Sum the following series to infinity 7 · 4 · 1 1 + 10 · 7 · 4 1 + 13 · 10 · 7 1 + ........... (b) Sum the following series upto n-terms 1 · 2 · 3 · 4 + 2 · 3 · 4 · 5 + 3 · 4 · 5 · 6 + ............ Sol. (a) T n = ] n 3 4 [ ] n 3 1 [ ] 3 ) 1 n ( 1 [ 1 ? ? ? ? = ) 4 n 3 ) ( 1 n 2 ) ( 2 n 3 ( 1 ? ? ? = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 4 n 3 ) ( 1 n 3 ( 1 ) 1 n 3 ) ( 2 n 3 ( 1 T 1 = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? 7 · 4 1 4 · 1 1 T 2 = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? 10 · 7 1 7 · 4 1 ? ? ? T n = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 4 n 3 ) ( 1 n 3 ( 1 ) 1 n 3 ) ( 2 n 3 ( 1 —————————————————— ? S n = ? n T = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 4 n 3 ) ( 1 n 3 ( 1 4 · 1 1 = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 4 n 3 ) ( 1 n 3 ( 6 1 24 1 as n ? ? ? S ? = 24 1 (b) 1 · 2 · 3 · 4 + 2 · 3 · 4 · 5 + 3 · 4 · 5 · 6 + ............. T n = 5 1 n(n + 1)(n + 2)(n + 3) [(n + 4) – (n – 1)] ? T 1 = 5 1 [1 · 2 · 3 · 4 · 5 – 0] T 2 = 5 1 [2 · 3 · 4 · 5 · 6 – 1 · 2 · 3 · 4 · 5] ? ? ? T n = 5 1 [n(n + 1)(n + 2)(n + 3)(n + 4) – (n – 1)n(n + 1)(n + 2)(n + 3)] ? S n = ? n T = 5 1 [n(n + 1)(n + 2)(n + 3)(n + 4)] = 5 1 n(n + 1)(n + 2)(n + 3)(n + 4) Ex.50 Find the sum to n terms and if possible also to infinity 1 1 3 7 . . + 1 3 5 9 . . + 1 5 7 1 1 . . + ....... Sol. 5 1 3 5 7 . . . + 7 3 5 7 9 . . . + 9 5 7 9 11 . . . + ....... ? T n = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 3 2 1 2 1 2 3 2 5 n n n n n ? ? ? ? ? = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 5 2 2 1 2 1 2 3 2 5 n n n n n ? ? ? ? ? ? = 1 2 1 2 1 2 3 ( ) ( ) ( ) n n n ? ? ? ? 2 2 1 2 1 2 3 2 5 ( ) ( ) ( ) ( ) n n n n ? ? ? ? = 1 4 1 2 1 2 1 1 2 1 2 3 ( ) ( ) ( ) ( ) n n n n ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 6 1 2 1 2 1 2 3 1 2 1 2 3 2 5 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) n n n n n n ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? T 1 = 1 4 1 1 3 1 3 5 . . ? ? ? ? ? ? ? ? 1 3 1 1 3 5 1 3 5 7 . . . . ? ? ? ? ? ? ? T 2 = 1 4 1 3 5 1 5 7 . . ? ? ? ? ? ? ? ? 1 3 1 3 5 7 1 5 7 9 . . . . ? ? ? ? ? ? ? ? S n = 1 4 1 1 3 1 2 1 2 3 . ( ) ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? ? n n ? 1 3 1 1 3 5 1 2 1 2 3 2 5 . . ( ) ( ) ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? n n n S ? = 1 1 3 . 1 4 1 15 ? ? ? ? ? ? ? = 11 6 0 . 1 3 = 11 1 8 0 and S n = 1 1 1 8 0 ? 1 2 1 2 3 ( ) ( ) n n ? ? 1 4 1 3 2 5 ? ? ? ? ? ? ? ? ( ) n = 1 1 1 8 0 ? 6 1 12 2 1 2 3 2 5 n n n n ? ? ? ? ( ) ( ) ( ) Ex.51 Evaluate the sum , 1 1 2 1 k k k k r k n ( ) ( ) . . . . . . ( ) ? ? ? ? ? . Sol. S = 1 1 2 3 1 1 2 3 4 2 . . . . . . . ( ) . . . . . . . ( ) r r ? ? ? + ...... + 1 1 2 n n n n r ( ) ( ) . . . . . ( ) ? ? ? T 1 = 1 1 1 2 3 1 2 3 4 1 r r r . . . . . . . . . . . . . . . . ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? T 2 = 1 1 2 3 4 1 1 3 4 5 2 r r r . . . . . . . . ( ) . . . . . . . . ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? ? .. T n = 1 1 1 2 1 1 1 2 3 r n n n n r n n n n r ( ) ( ) . . . . . . ( ) ( ) ( ) ( ) . . . . . . ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Sum = 1 1 r r n n r ! ! ( ) ! ? ? ? ? ? ? ? ? Page 4 Ex.48 Sum to n terms of the series ) x 4 1 )( x 3 1 ( 1 ) x 3 1 )( x 2 1 ( 1 ) x 2 1 )( x 1 ( 1 ? ? ? ? ? ? ? ? +...... Sol. Let T r be the general term of the series T r = ) x ) 1 r ( 1 )( rx 1 ( 1 ? ? ? So T r = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) x ) 1 r ( 1 )( rx 1 ( ) rx 1 ( ] x ) 1 r ( 1 [ x 1 = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? x ) 1 r ( 1 1 rx 1 1 x 1 T r = f(r) – f(r + 1) ? S = ? T r = T 1 + T 2 + T 3 + ........ + T n = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? x ) 1 n ( 1 1 rx 1 1 x 1 = ] x ) 1 n ( 1 )[ x 1 ( n ? ? ? Ex.49 (a) Sum the following series to infinity 7 · 4 · 1 1 + 10 · 7 · 4 1 + 13 · 10 · 7 1 + ........... (b) Sum the following series upto n-terms 1 · 2 · 3 · 4 + 2 · 3 · 4 · 5 + 3 · 4 · 5 · 6 + ............ Sol. (a) T n = ] n 3 4 [ ] n 3 1 [ ] 3 ) 1 n ( 1 [ 1 ? ? ? ? = ) 4 n 3 ) ( 1 n 2 ) ( 2 n 3 ( 1 ? ? ? = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 4 n 3 ) ( 1 n 3 ( 1 ) 1 n 3 ) ( 2 n 3 ( 1 T 1 = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? 7 · 4 1 4 · 1 1 T 2 = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? 10 · 7 1 7 · 4 1 ? ? ? T n = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 4 n 3 ) ( 1 n 3 ( 1 ) 1 n 3 ) ( 2 n 3 ( 1 —————————————————— ? S n = ? n T = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 4 n 3 ) ( 1 n 3 ( 1 4 · 1 1 = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 4 n 3 ) ( 1 n 3 ( 6 1 24 1 as n ? ? ? S ? = 24 1 (b) 1 · 2 · 3 · 4 + 2 · 3 · 4 · 5 + 3 · 4 · 5 · 6 + ............. T n = 5 1 n(n + 1)(n + 2)(n + 3) [(n + 4) – (n – 1)] ? T 1 = 5 1 [1 · 2 · 3 · 4 · 5 – 0] T 2 = 5 1 [2 · 3 · 4 · 5 · 6 – 1 · 2 · 3 · 4 · 5] ? ? ? T n = 5 1 [n(n + 1)(n + 2)(n + 3)(n + 4) – (n – 1)n(n + 1)(n + 2)(n + 3)] ? S n = ? n T = 5 1 [n(n + 1)(n + 2)(n + 3)(n + 4)] = 5 1 n(n + 1)(n + 2)(n + 3)(n + 4) Ex.50 Find the sum to n terms and if possible also to infinity 1 1 3 7 . . + 1 3 5 9 . . + 1 5 7 1 1 . . + ....... Sol. 5 1 3 5 7 . . . + 7 3 5 7 9 . . . + 9 5 7 9 11 . . . + ....... ? T n = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 3 2 1 2 1 2 3 2 5 n n n n n ? ? ? ? ? = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 5 2 2 1 2 1 2 3 2 5 n n n n n ? ? ? ? ? ? = 1 2 1 2 1 2 3 ( ) ( ) ( ) n n n ? ? ? ? 2 2 1 2 1 2 3 2 5 ( ) ( ) ( ) ( ) n n n n ? ? ? ? = 1 4 1 2 1 2 1 1 2 1 2 3 ( ) ( ) ( ) ( ) n n n n ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 6 1 2 1 2 1 2 3 1 2 1 2 3 2 5 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) n n n n n n ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? T 1 = 1 4 1 1 3 1 3 5 . . ? ? ? ? ? ? ? ? 1 3 1 1 3 5 1 3 5 7 . . . . ? ? ? ? ? ? ? T 2 = 1 4 1 3 5 1 5 7 . . ? ? ? ? ? ? ? ? 1 3 1 3 5 7 1 5 7 9 . . . . ? ? ? ? ? ? ? ? S n = 1 4 1 1 3 1 2 1 2 3 . ( ) ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? ? n n ? 1 3 1 1 3 5 1 2 1 2 3 2 5 . . ( ) ( ) ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? n n n S ? = 1 1 3 . 1 4 1 15 ? ? ? ? ? ? ? = 11 6 0 . 1 3 = 11 1 8 0 and S n = 1 1 1 8 0 ? 1 2 1 2 3 ( ) ( ) n n ? ? 1 4 1 3 2 5 ? ? ? ? ? ? ? ? ( ) n = 1 1 1 8 0 ? 6 1 12 2 1 2 3 2 5 n n n n ? ? ? ? ( ) ( ) ( ) Ex.51 Evaluate the sum , 1 1 2 1 k k k k r k n ( ) ( ) . . . . . . ( ) ? ? ? ? ? . Sol. S = 1 1 2 3 1 1 2 3 4 2 . . . . . . . ( ) . . . . . . . ( ) r r ? ? ? + ...... + 1 1 2 n n n n r ( ) ( ) . . . . . ( ) ? ? ? T 1 = 1 1 1 2 3 1 2 3 4 1 r r r . . . . . . . . . . . . . . . . ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? T 2 = 1 1 2 3 4 1 1 3 4 5 2 r r r . . . . . . . . ( ) . . . . . . . . ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? ? .. T n = 1 1 1 2 1 1 1 2 3 r n n n n r n n n n r ( ) ( ) . . . . . . ( ) ( ) ( ) ( ) . . . . . . ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Sum = 1 1 r r n n r ! ! ( ) ! ? ? ? ? ? ? ? ? Ex.52 Sun to n terms of the series 5 . 4 . 3 6 4 . 3 . 2 5 3 . 2 . 1 4 ? ? + ........ Sol. Let T r = r 3 r(r 1)(r 2) ? ? ? = ) 2 r )( 1 r ( r 3 ) 2 r )( 1 r ( 1 ? ? ? ? ? = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 2 r )( 1 r ( 1 ) 1 r ( r 1 2 3 2 r 1 1 r 1 ? S= ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 2 n )( 1 n ( 1 2 1 2 3 2 n 1 2 1 = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 1 n ( 2 3 1 2 n 1 4 5 = ) 2 n )( 1 n ( 2 1 4 5 ? ? ? [2n+ 5] Ex.53 Sum of the series 3 . 2 . 1 n + 4 . 3 . 2 1 n ? + 5 . 4 . 3 2 n ? + .... + ) 2 n )( 1 n ( n 1 ? ? is 2 n 3 4(n 1) ? ? Sol. t r , the rth term of the series is given by t r = ) 2 r )( 1 r ( r 1 r n ? ? ? ? = (n + 1) ) 2 r )( 1 r ( r 1 ? ? - ) 2 r )( 1 r ( 1 ? ? = (n + 1) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 r 1 1 r 1 ) 2 r ( 2 1 1 r 1 r 2 1 [resolve into partial fractions] = (n + 1) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 r 1 1 r 1 2 1 1 r 1 r 1 2 1 – ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 r 1 1 r 1 = 2 1 n ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 r 1 r 1 – ? ? ? ? ? ? ? ? 1 2 1 n ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 r 1 1 r 1 ? ? ? n 1 r r t = ? ? ? ? ? ? ? 2 1 n ? ? ? ? ? ? ? ? 1 n 1 1 – ? ? ? ? ? ? ? 2 3 n ? ? ? ? ? ? ? ? 2 n 1 2 1 = 2 n n 3 n 3 n 3 2 4 2(n 2) 4(n 2) ? ? ? ? ? ? ? ? Ex.54 Find the sum of n terms of the series ... 2 . 5 . 4 3 2 . 4 . 3 2 2 . 3 . 2 1 3 2 ? ? ? Sol. Here u n = n 2 . ) 2 n )( 1 n ( n ? ? . Let 2 n B 1 n A ) 2 n )( 1 n ( n ? ? ? ? ? ? , or, n = A(n + 2) + B(n + 1). Equating the coeffs. of like powers of n, A + B = 1, 2A + B = 0. ? A = –1, B = 2. Now we may write u n = 1 n 2 2 n 2 n 1 n ? ? ? ? . Putting n = 1, 2, 3,...., n, we have e u 1 = 2 2 3 2 2 ? , u 2 = 3 2 4 2 2 3 ? , u 3 = 4 2 5 2 3 4 ? , ............... u n = 1 n 2 2 n 2 n 1 n ? ? ? ? . By addition, S n = 2 n 2 1 n ? ? – 1. Page 5 Ex.48 Sum to n terms of the series ) x 4 1 )( x 3 1 ( 1 ) x 3 1 )( x 2 1 ( 1 ) x 2 1 )( x 1 ( 1 ? ? ? ? ? ? ? ? +...... Sol. Let T r be the general term of the series T r = ) x ) 1 r ( 1 )( rx 1 ( 1 ? ? ? So T r = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) x ) 1 r ( 1 )( rx 1 ( ) rx 1 ( ] x ) 1 r ( 1 [ x 1 = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? x ) 1 r ( 1 1 rx 1 1 x 1 T r = f(r) – f(r + 1) ? S = ? T r = T 1 + T 2 + T 3 + ........ + T n = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? x ) 1 n ( 1 1 rx 1 1 x 1 = ] x ) 1 n ( 1 )[ x 1 ( n ? ? ? Ex.49 (a) Sum the following series to infinity 7 · 4 · 1 1 + 10 · 7 · 4 1 + 13 · 10 · 7 1 + ........... (b) Sum the following series upto n-terms 1 · 2 · 3 · 4 + 2 · 3 · 4 · 5 + 3 · 4 · 5 · 6 + ............ Sol. (a) T n = ] n 3 4 [ ] n 3 1 [ ] 3 ) 1 n ( 1 [ 1 ? ? ? ? = ) 4 n 3 ) ( 1 n 2 ) ( 2 n 3 ( 1 ? ? ? = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 4 n 3 ) ( 1 n 3 ( 1 ) 1 n 3 ) ( 2 n 3 ( 1 T 1 = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? 7 · 4 1 4 · 1 1 T 2 = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? 10 · 7 1 7 · 4 1 ? ? ? T n = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 4 n 3 ) ( 1 n 3 ( 1 ) 1 n 3 ) ( 2 n 3 ( 1 —————————————————— ? S n = ? n T = 6 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 4 n 3 ) ( 1 n 3 ( 1 4 · 1 1 = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 4 n 3 ) ( 1 n 3 ( 6 1 24 1 as n ? ? ? S ? = 24 1 (b) 1 · 2 · 3 · 4 + 2 · 3 · 4 · 5 + 3 · 4 · 5 · 6 + ............. T n = 5 1 n(n + 1)(n + 2)(n + 3) [(n + 4) – (n – 1)] ? T 1 = 5 1 [1 · 2 · 3 · 4 · 5 – 0] T 2 = 5 1 [2 · 3 · 4 · 5 · 6 – 1 · 2 · 3 · 4 · 5] ? ? ? T n = 5 1 [n(n + 1)(n + 2)(n + 3)(n + 4) – (n – 1)n(n + 1)(n + 2)(n + 3)] ? S n = ? n T = 5 1 [n(n + 1)(n + 2)(n + 3)(n + 4)] = 5 1 n(n + 1)(n + 2)(n + 3)(n + 4) Ex.50 Find the sum to n terms and if possible also to infinity 1 1 3 7 . . + 1 3 5 9 . . + 1 5 7 1 1 . . + ....... Sol. 5 1 3 5 7 . . . + 7 3 5 7 9 . . . + 9 5 7 9 11 . . . + ....... ? T n = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 3 2 1 2 1 2 3 2 5 n n n n n ? ? ? ? ? = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 5 2 2 1 2 1 2 3 2 5 n n n n n ? ? ? ? ? ? = 1 2 1 2 1 2 3 ( ) ( ) ( ) n n n ? ? ? ? 2 2 1 2 1 2 3 2 5 ( ) ( ) ( ) ( ) n n n n ? ? ? ? = 1 4 1 2 1 2 1 1 2 1 2 3 ( ) ( ) ( ) ( ) n n n n ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 6 1 2 1 2 1 2 3 1 2 1 2 3 2 5 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) n n n n n n ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? T 1 = 1 4 1 1 3 1 3 5 . . ? ? ? ? ? ? ? ? 1 3 1 1 3 5 1 3 5 7 . . . . ? ? ? ? ? ? ? T 2 = 1 4 1 3 5 1 5 7 . . ? ? ? ? ? ? ? ? 1 3 1 3 5 7 1 5 7 9 . . . . ? ? ? ? ? ? ? ? S n = 1 4 1 1 3 1 2 1 2 3 . ( ) ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? ? n n ? 1 3 1 1 3 5 1 2 1 2 3 2 5 . . ( ) ( ) ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? n n n S ? = 1 1 3 . 1 4 1 15 ? ? ? ? ? ? ? = 11 6 0 . 1 3 = 11 1 8 0 and S n = 1 1 1 8 0 ? 1 2 1 2 3 ( ) ( ) n n ? ? 1 4 1 3 2 5 ? ? ? ? ? ? ? ? ( ) n = 1 1 1 8 0 ? 6 1 12 2 1 2 3 2 5 n n n n ? ? ? ? ( ) ( ) ( ) Ex.51 Evaluate the sum , 1 1 2 1 k k k k r k n ( ) ( ) . . . . . . ( ) ? ? ? ? ? . Sol. S = 1 1 2 3 1 1 2 3 4 2 . . . . . . . ( ) . . . . . . . ( ) r r ? ? ? + ...... + 1 1 2 n n n n r ( ) ( ) . . . . . ( ) ? ? ? T 1 = 1 1 1 2 3 1 2 3 4 1 r r r . . . . . . . . . . . . . . . . ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? T 2 = 1 1 2 3 4 1 1 3 4 5 2 r r r . . . . . . . . ( ) . . . . . . . . ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? ? .. T n = 1 1 1 2 1 1 1 2 3 r n n n n r n n n n r ( ) ( ) . . . . . . ( ) ( ) ( ) ( ) . . . . . . ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Sum = 1 1 r r n n r ! ! ( ) ! ? ? ? ? ? ? ? ? Ex.52 Sun to n terms of the series 5 . 4 . 3 6 4 . 3 . 2 5 3 . 2 . 1 4 ? ? + ........ Sol. Let T r = r 3 r(r 1)(r 2) ? ? ? = ) 2 r )( 1 r ( r 3 ) 2 r )( 1 r ( 1 ? ? ? ? ? = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 2 r )( 1 r ( 1 ) 1 r ( r 1 2 3 2 r 1 1 r 1 ? S= ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 2 n )( 1 n ( 1 2 1 2 3 2 n 1 2 1 = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 1 n ( 2 3 1 2 n 1 4 5 = ) 2 n )( 1 n ( 2 1 4 5 ? ? ? [2n+ 5] Ex.53 Sum of the series 3 . 2 . 1 n + 4 . 3 . 2 1 n ? + 5 . 4 . 3 2 n ? + .... + ) 2 n )( 1 n ( n 1 ? ? is 2 n 3 4(n 1) ? ? Sol. t r , the rth term of the series is given by t r = ) 2 r )( 1 r ( r 1 r n ? ? ? ? = (n + 1) ) 2 r )( 1 r ( r 1 ? ? - ) 2 r )( 1 r ( 1 ? ? = (n + 1) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 r 1 1 r 1 ) 2 r ( 2 1 1 r 1 r 2 1 [resolve into partial fractions] = (n + 1) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 r 1 1 r 1 2 1 1 r 1 r 1 2 1 – ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 r 1 1 r 1 = 2 1 n ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 r 1 r 1 – ? ? ? ? ? ? ? ? 1 2 1 n ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 r 1 1 r 1 ? ? ? n 1 r r t = ? ? ? ? ? ? ? 2 1 n ? ? ? ? ? ? ? ? 1 n 1 1 – ? ? ? ? ? ? ? 2 3 n ? ? ? ? ? ? ? ? 2 n 1 2 1 = 2 n n 3 n 3 n 3 2 4 2(n 2) 4(n 2) ? ? ? ? ? ? ? ? Ex.54 Find the sum of n terms of the series ... 2 . 5 . 4 3 2 . 4 . 3 2 2 . 3 . 2 1 3 2 ? ? ? Sol. Here u n = n 2 . ) 2 n )( 1 n ( n ? ? . Let 2 n B 1 n A ) 2 n )( 1 n ( n ? ? ? ? ? ? , or, n = A(n + 2) + B(n + 1). Equating the coeffs. of like powers of n, A + B = 1, 2A + B = 0. ? A = –1, B = 2. Now we may write u n = 1 n 2 2 n 2 n 1 n ? ? ? ? . Putting n = 1, 2, 3,...., n, we have e u 1 = 2 2 3 2 2 ? , u 2 = 3 2 4 2 2 3 ? , u 3 = 4 2 5 2 3 4 ? , ............... u n = 1 n 2 2 n 2 n 1 n ? ? ? ? . By addition, S n = 2 n 2 1 n ? ? – 1. Ex.55 Find the sum of the infinite series ..... 4 . 3 7 3 . 2 5 2 . 1 3 2 2 2 2 2 2 ? ? ? Sol. Here u n = 2 2 ) 1 n ( n 1 n 2 ? ? = 2 2 2 2 ) 1 n ( n n ) 1 n ( ? ? ? = 2 n 1 – 2 ) 1 n ( 1 ? ? ? ? u 1 = 2 1 1 – 2 2 1 , u 2 = 2 2 1 – 2 3 1 ............... u n = 2 n 1 – 2 ) 1 n ( 1 ? By addition, S n = 1 – 2 ) 1 n ( 1 ? If n ? ??, then S n ? 1. Hence the sum of the infinite series is 1. Ex.56 Sum to n terms of the series ... ) 3 x )( 2 x )( 1 x ( x 3 ) 2 x )( 1 x ( x 2 1 x 1 2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? Sol. u n = ) n x )....( 2 x )( 1 x ( x x ) n x ( ) n x )....( 2 x )( 1 x ( nx n 1 n 1 n ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = ) n x )....( 2 x )( 1 x ( x ) 1 n x )....( 2 x )( 1 x ( x n 1 n ? ? ? ? ? ? ? ? ? u 1 = 1 – 1 x x ? , u 2 = ) 2 x )( 1 x ( x 1 x x 2 ? ? ? ? , u 3 = ) 3 x )( 2 x )( 1 x ( x ) 2 x )( 1 x ( x 3 2 ? ? ? ? ? ? .. .... .... .... .... .... u n = ) n x )....( 2 x )( 1 x ( x ) 1 n x )...( 2 x )( 1 x ( x n 1 n ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? S n = 1 – ) n x )....( 2 x )( 1 x ( x n ? ? ? . Ex.57 Let s n = 1 + n 1 ...... 3 1 2 1 ? ? ? . Show that (A) s n = n – ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? n 1 n ...... 3 2 2 1 ; (B) ns n = n + ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 n 1 2 n 2 ....... 2 2 n 1 1 n . Sol. (A) It is obvious that s n = 1 + n 1 .... 3 1 2 1 ? ? ? = n + ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 n 1 ....... 1 3 1 1 2 1 ) 1 1 ( = n – ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? n 1 n ..... 3 2 2 1 . (B) s n = ? ? ? n k 1 k k 1 , ns n = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? n k 1 k n k 1 k 1 k k n k k k n . Hence, s n = n + ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 n 1 ..... 2 2 n 1 1 n .Read More
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