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La forma cerrada para la suma de nk=0akkp

Quiero una forma cerrada para la suma de S=nk=0akkp donde: a1<p<n;pZ

Sé relacionados con la identidad,

nk=0kp=(n+1p2)npp2np2,

pero no puedo aplicarlo a este problema!

El resultado de esta suma:

S=an+1a1n+1pap(apn+1p1)(a1)(ap1)

Puedes probarlo?

5voto

Studer Puntos 1050

Escribir n=cp+r,c,rN{0}, e r<p. Entonces, para kn, \left\lfloor\frac kp\right\rfloor=\begin{cases}0,&\ 0\leq k<p\\ 1,&\ p\leq k<2p,\\
\vdots\\
m,&\ mp\leq k<(m+1)p\\
\vdots\\
c,&\ cp\leq k\leq n
\end{casos}
Entonces S=nk=0akkp=c1m=0(m+1)p1k=mpmak+nk=cpcak=c1m=1m(m+1)p1k=mpak+nk=cpcak=c1m=1mampa(m+1)p1+cacpan+11. Tenga en cuenta que en la primera suma, si juntamos el término negativo para el índice de m y el positivo para m+1, obtenemos ma(m+1)p+(m+1)(m+1)p=a(m+1)p. Así (1-a)S=\sum_{m=1}^ca^{mp}-ca^{n+1}=\frac{a^p^{(c+1)p}}{1-a^p}-ca^{n+1}, o S=can+1a1a(c+1)pap(ap1)(a1)=can+1a1ap(apc1)(ap1)(a1). Donde c=np.

3voto

ashish Puntos 320

Mi Solución

Aplicar la Suma por partes, tenemos: S=nk=1akkp=1a1nk=1kpΔ(ak)=1a1akkp|n+1k=11a1nk=1ak+1(k+1pkp)=an+1a1n+1p1a1nk=1ak+1(k+1pkp)

Tenga en cuenta que: k+1pkp={1,pk+10,p

Por lo tanto: \begin{align*}S&=\dfrac{a^{n+1}}{a-1}\left\lfloor\dfrac{n+1}{p}\right\rfloor-\dfrac{1}{a-1}\sum_{1\le mp-1\le n} a^{mp}\\ &=\dfrac{a^{n+1}}{a-1}\left\lfloor\dfrac{n+1}{p}\right\rfloor-\dfrac{1}{a-1}\sum_{m=1}^{\left\lfloor\frac{n+1}{p}\right\rfloor} \dfrac{a^{p(m+1)}-a^{pm}}{a^p-1} \\&= \dfrac{a^{n+1}}{a-1}\left\lfloor\dfrac{n+1}{p}\right\rfloor-\dfrac{1}{(a-1)(a^p-1)}\sum_{m=1}^{\left\lfloor\frac{n+1}{p}\right\rfloor} \Delta[a^{pm}] \\ &= \dfrac{a^{n+1}}{a-1}\left\lfloor\dfrac{n+1}{p}\right\rfloor-\left.\dfrac{a^{pm}}{(a-1)(a^p-1)}\right|_{m=1}^{\left\lfloor\frac{n+1}{p}\right\rfloor+1}\\&= \dfrac{a^{n+1}}{a-1}\left\lfloor\dfrac{n+1}{p}\right\rfloor-\dfrac{a^p\left(a^{p\left\lfloor\frac{n+1}{p}\right\rfloor}-1\right)}{(a-1)(a^p-1)}\end{align*}

1voto

HappyEngineer Puntos 111

Llame a la suma anterior S_n para mayor claridad.

Al n=pm-1 S_{pm-1} = \sum_{l=0}^{m-1} \left(la^{lp}\sum_{i=0}^{p-1} a^i\right) = \frac{a^p-1}{a-1}\sum_{l=0}^{m-1}la^{lp}

Usted puede encontrar la forma cerrada para \sum_{l=0}^{m-1}la^{lp}.

Al n=pm-1+j j=0,1,p-1 - que esm=\left\lfloor\frac{n+1}{p}\right\rfloorj=n-pm+1, entonces:

S_m = S_{pm-1} + m\sum_{k=0}^{j-1} a^{pm+k}=S_{pm-1}+ma^{pm}\frac{a^j-1}{a-1}

Así que finalmente sólo se necesita una forma cerrada para\sum_{l=0}^{m-1}lz^l, z multiplicado por la derivada de la \frac{z^{m}-1}{z-1}. Luego sustituido z=a^p.

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