10 votos

¿Por qué es esta suma igual a $0$?

Mientras que la solución de una ecuación diferencial del problema que implica el poder de la serie, me topé con una suma (a continuación) que parecía ser siempre igual a $0$, para cualquier entero positivo $s$.

$$ \sum_{k=0}^s \left( \frac{ \prod_{i=1}^k (-4r^2+10r-3) \prod_{i=1}^{s-k} (-4r^2+6r+1)}{2^s (2k)! (2s-2k+1)!} \times (2s-4k+1) \right) $$

¿Por qué es esta suma siempre igual a $0$?

La versión simplificada de esta ecuación sería: $$ \frac{1}{(-2)^s (2s+1)!} \sum_{k=0}^s \left( \binom{2s+1}{2k} (2s-4k+1) \prod_{i=1}^k (4r^2-10r+3) \prod_{i=1}^{s-k} (4r^2-6r-1) \right) $$ o $$ \frac{1}{(-2)^s (2s)!} \sum_{k=0}^s \left( \left( \binom{2}{2k} - \binom{2}{2k-1} \right) \prod_{i=1}^k (4r^2-10r+3) \prod_{i=1}^{s-k} (4r^2-6r-1) \right) $$

Actualización:

$4r^2-10r+3$ $4r^2-6r-1$ fueron derivados de $n^2-5n+3$ reemplazando $n$$2r$$2r+1$, respectivamente, lo que significa que este podría ser reescrita como: $$ \frac{1}{(-2)^s (2s)!} \sum_{k=0}^s \left( \left( \binom{2}{2k} - \binom{2}{2k-1} \right) \prod_{i=1}^k a_{2r} \prod_{i=1}^{s-k} a_{2r+1} \right) $$ donde $a_n=n^2-5n+3$

Si la suma de la primera línea es de hecho igual a $0$, entonces esto también es cierto: $$ \sum_{k=0}^s \left( \binom{2}{2k} \prod_{i=1}^k a_{2r} \prod_{i=1}^{s-k} a_{2r+1} \right) = \sum_{k=0}^s \left( \binom{2}{2k-1} \prod_{i=1}^k a_{2r} \prod_{i=1}^{s-k} a_{2r+1} \right) $$

Entonces, he cambiado los coeficientes de $a_n$ a desconocido constantes para comprobar si esta igualdad es verdadera en otros casos: $a_n=n^2-bn+c$

Parecía que esta igualdad se erige al $b$ es un entero impar mayor que o igual a $5$ $s$ es un número entero mayor o igual a $(b-3)/2$; cuando se cumplen estas condiciones, el valor de $c$ no parece afectar en nada.

¿Cómo se podría derivar matemáticamente o demostrar la conclusión anterior?

8voto

Martin Nicholson Puntos 657

Vamos $$ \alpha=\frac{5+\sqrt{13}}{4},\beta=\frac{5-\sqrt{13}}{4} $$ be the roots of equation $4r^2-10r+3=0$, y $$ \gamma=\frac{3+\sqrt{13}}{4},\delta=\frac{3-\sqrt{13}}{4} $$ ser las raíces de la ecuación de $4r^2-6r-1=0$. Tenga en cuenta que $\alpha-\gamma=\beta-\delta=\frac{1}{2}$,$\ \alpha+\beta=\frac{5}{2}$ (esto será utilizado más adelante). Utilizando el símbolo de Pochhammer $$ (x)_n=x(x+1) ... (x+n-1) $$ y las identidades $$ (x)_{n-k}=(-1)^k\frac{(x)_n} {(x-n+1)_k}, $$ $$ (2k)!=4^kk!\left(\frac{1}{2}\right)_k,\quad (2s-2k+1)!=2^{2-2k}\left(1\right)_{s-k}\left(\frac{3}{2}\right)_{s-k} $$ uno puede volver a escribir como la suma $$ A(s)\cdot\sum_{k=0}^s\frac{(1-\alpha)_k(1-\beta)_k(-s)_k\left(-s-\frac{1}{2}\right)_k}{k!\left(\frac{1}{2}\right)_k(\gamma-s)_k(\delta-s)_k}\left(s-2k+\frac{1}{2}\right) $$ donde $A(s)$ es un no-esenciales constante que había absorbido todos los prefactors que solo depende de los $s$ (pero no en $k$). Hasta un prefactor esto es igual a $$ _7F_6\left({\estilo de texto a,1+\frac{a}{2},b,c,d,e,-s \cima \estilo de texto \frac{a}{2},1+a-b,1+c 1+d 1+e 1+a+s}\,;1\right) $$ donde $a=-s-\frac{1}{2}$,$\ b=1-\alpha$,$\ c=1-\beta$,$\ d=e=\frac{1+a}{2}$. Uno puede comprobar que $1+2a=b+c+d+e-s$, por lo que la serie puede ser resumida mediante Dougall la fórmula de

Para demostrar que esta serie bajo consideración es $0$ es suficiente para notar que (uno puede ver esto desde el enlace de arriba) esta suma es proporcional al símbolo de Pochhammer $(1+a-b-c)_s=(1-s)_s$ $0$ positivos $s$.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X