Cómo probar
∀n∈N+,
In=∫10(1+x+x2+x3+⋅⋅⋅+xn−1)2(1+4x+7x2+⋅⋅⋅+(3n−2)xn−1) dx=n3.
Yo:
Definir S(n)=n−1∑k=0xk=1+x+x2+x3+⋅⋅⋅+xn−1=xn−1x−1. A continuación, ddxS(n)=S′(n)=1+2x+3x2+⋅⋅⋅(n−1)xn−2=n−1∑k=0kxk−1.
Por lo tanto, In=∫10S2(n)(3S′(n+1)−2S(n)) dx =3∫10S2(n)S′(n+1) dx−2∫10S3(n) dx =3∫10S2(n)(S′(n)+nxn−1) dx−2∫10S3(n) dx =3∫10S2(n) d(S(n))+3∫10S2(n)(nxn−1) dx−2∫10S3(n) dx =n3−1+∫10S2(n)(3nxn−1−2S(n)) dx =n3−1+∫10(xn−1x−1)2(3nxn−1−2⋅xn−1x−1) dx Así que la pregunta se convierte en:
Demostrar I′=∫10(xn−1x−1)2(3nxn−1−2⋅xn−1x−1) dx=1.
I′=∫103nxn−1(xn−1)2(x−1)2−2(xn−1)3(x−1)3 dx
=∫10(x−1)2(ddx(xn−1)3)−2(xn−1)3(x−1)(x−1)4 dx
=∫10ddx((xn−1)3(x−1)2) dx
=limx→1(xn−1)3(x−1)2−(0n−1)3(0−1)2
∴I′=1.
∴In=n3.
No DEBE haber otras MEJORES maneras de evaluar In.
Alguien podría darme alguna solución mejor? Gracias.