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Añadir dos Series de potencias si sus límites son diferentes

Tengo el siguiente producto

$$\frac{1}{6}\sum_{n=0}^{\infty}\left(\frac{-x}{2}\right)^n\sum_{n=0}^{\infty}\frac{a_nx^{n+2}}{n!}$$

Donde $a_n$ es un coeficiente arbitrario. Si me factor $x^2$ a partir de la segunda potencia de la serie me puede volver a escribir como un Producto de Cauchy

$$\frac{x^2}{6}\sum_{n=0}^{\infty}\sum_{k=0}^{n}\frac{(-1)^ka_{n-k}}{2^k(n-k)!}x^n$$ Ahora esto se convierte en $$\frac{1}{6}\sum_{n=0}^{\infty}\sum_{k=0}^{n}\frac{(-1)^ka_{n-k}}{2^k(n-k)!}x^{n+2}$$

Pero estoy confundido ¿cómo volver a indexar la convolución

Es la suma vuelvan a indexar

$$\frac{1}{6}\sum_{n=2}^{\infty}\sum_{k=2}^{n}\frac{(-1)^ka_{n-k}}{2^{k-2}(n-k)!}x^n$$

EDITAR:
Hay una imagen más grande de este problema. Tengo el siguiente que quiero combinar como una suma única de alguna manera (perdón por el juego de palabras):

$$\frac{1}{1+\frac{x}{2}} \sum_{n=0}^{\infty}\frac{a_nx^n}{n!}-\frac{1}{6(1+\frac{x}{2})} \sum_{n=0}^{\infty}\frac{b_nx^{n+2}}{n!} $$

Sé que puedo volver a escribir la primera fracción, $\frac{1}{1+\frac{x}{2}}$ $\frac{1}{1-\frac{-x}{2}}$ que se puede expresar como una potencia de la serie $$\frac{1}{1-\frac{-x}{2}}=\sum_{n=0}^{\infty}\frac{(-1)^nx^n}{2^n}$$

La reescritura de la diferencia y de la toma de Cauchy Producto de ambos términos rendimientos

$$\sum_{n=0}^{\infty}\frac{(-1)^nx^n}{2^n}\sum_{n=0}^{\infty}\frac{a_nx^n}{n!}-\frac{1}{6}\sum_{n=0}^{\infty}\frac{(-1)^nx^n}{2^n}\sum_{n=0}^{\infty}\frac{b_nx^{n+2}}{n!} $$

$$\sum_{n=0}^{\infty}\sum_{k=0}^{n}\frac{(-1)^ka_{n-k}}{2^k(n-k)!}x^n-\frac{1}{6}\sum_{n=0}^{\infty}\sum_{k=0}^{n}\frac{(-1)^kb_{n-k}}{2^k(n-k)!}x^{n+2}$$

$$\sum_{n=0}^{\infty}\sum_{k=0}^{n}\frac{(-1)^ka_{n-k}}{2^k(n-k)!}x^n-\frac{1}{6}\sum_{n=2}^{\infty}\sum_{k=2}^{n}\frac{(-1)^kb_{n-k}}{2^{k-2}(n-k)!}x^n$$ ¿Cómo proceder a partir de ahí?

2voto

MrTuttle Puntos 1116

Su vuelvan a indexar suma es correcta. Dado que las sumas (exterior e interior) para el segundo inicio de la serie en $n = 2$ resp. $k = 2$ , mientras que en el primero empiezan a $0$, la combinación de las dos series no es totalmente directa. Es una manera de dividir las sumas de dinero, de tratar a $n = 0$ $n = 1$ por separado, y en el resto de la serie, para el interior de la suma de $k = 0$$k = 1$. Un más compacto de la notación puede ser obtenido usando Iverson soportes,

$$[P] = \begin{cases} 1 &, P\text{ is true}\\ = &, \text{otherwise}.\end{cases}$$

Entonces podemos escribir la segunda serie

$$\frac{1}{6}\sum_{n=2}^\infty \Biggl(\sum_{k=2}^n\frac{(-1)^k b_{n-k}}{2^{k-2}(n-k)!}\Biggr)x^n = \sum_{n=0}^\infty [n\geqslant 2]\Biggl(\sum_{k=0}^n \frac{[k\geqslant 2]2(-1)^kb_{n-k}}{2\cdot 2^k(n-k)!}\Biggr)x^n$$

y combine

$$\sum_{n=0}^\infty\Biggl(\sum_{k=0}^n \frac{(-1)^k}{2^k(n-k)!}\biggl(a_{n-k} - \frac{2}{3}[n\geqslant 2][k\geqslant 2] b_{n-k}\biggr)\Biggr)x^n.$$

Ya tenemos $k\leqslant n$, $n \geqslant 2$ es implícita por $k\geqslant 2$, por lo tanto redundante, y podemos simplificar aún más a

$$\sum_{n=0}^\infty\Biggl(\sum_{k=0}^n \frac{(-1)^k}{2^k(n-k)!}\biggl(a_{n-k} - \frac{2}{3}[k\geqslant 2] b_{n-k}\biggr)\Biggr)x^n.$$

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