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Calcular $\sum\limits_n(-1)^{n-1}\frac{2^{n+1}}{2^{2n}-1}$ $\sum\limits_n\frac1{2^n-1}$ y $\sum\limits_n\frac1{2^n+1}$

Pregunta:

que $$\sum_{n=1}^{+\infty}\dfrac{1}{2^n-1}=E,\sum_{n=1}^{+\infty}\dfrac{1}{2^n+1}=F$$ where $E %, F $ are constant,(in fact,$E$ es Constante de Erdős-Borwein ), encontrar la suma de $$f=\sum_{n=1}^{+\infty}(-1)^{n-1}\dfrac{2^{n+1}}{2^{2n}-1}$ $

He intentado esto que encontré en mi texbook que parece relativo, pero Im no está seguro cómo aplicarla al problema: no se puede tratar de siguiente de $ $$f=\sum_{n=1}^{+\infty}(-1)^{n-1}\left(\dfrac{1}{2^n+1}+\dfrac{1}{2^n-1}\right)=\sum_{n=1}^{+\infty}\dfrac{(-1)^{n-1}}{2^n-1}+\sum_{n=1}^{+\infty}\dfrac{(-1)^{n-1}}{2^n+1}$

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Roger Hoover Puntos 56

Deje $d(m),d_1(m),d_0(m)$ el número de divisores impares, los divisores, incluso divisores de $m$. Tenemos:

$$ F=\sum_{n\geq 1}\left(\frac{1}{2^n}-\frac{1}{2^{2n}}+\frac{1}{2^{3n}}-\ldots\right)=\sum_{m\geq 1}\frac{d_1(m)-d_0(m)}{2^m}=2\sum_{m\geq 1}\frac{d_1(m)}{2^m}-E $$ $$ E = \sum_{m\geq 1}\frac{d(m)}{2^m} $$

En el otro lado:

$$\begin{eqnarray*}f=\sum_{n\geq 1}(-1)^{n+1}\frac{2^{n+1}}{(2^n-1)(2^n+1)}&=&\sum_{n\geq 1}(-1)^{n+1}\left(\frac{1}{2^n-1}+\frac{1}{2^n+1}\right)\\&=&2\sum_{n\geq 1}(-1)^{n+1}\left(\frac{1}{2^n}+\frac{1}{2^{3n}}+\frac{1}{2^{5n}}+\ldots\right)\\&=&2\sum_{m\geq 1}\frac{1}{2^m}\sum_{\substack{d\mid m \\ d\text{ odd}}}(-1)^{\frac{m}{d}+1}\\&=&2\sum_{\substack{m\geq 1\\m\text{ odd}}}\frac{d(m)}{2^m}-2\sum_{\substack{m\geq 1\\m\text{ even}}}\frac{d_1(m)}{2^m}\\&=&4\sum_{\substack{m\geq 1\\m\text{ odd}}}\frac{d(m)}{2^m}-2\sum_{m\geq 1}\frac{d_1(m)}{2^{m}}\end{eqnarray*} $$ y $$ E+F=2\sum_{m\geq 1}\frac{d_1(m)}{2^m}=2\sum_{\substack{m\geq 1\\m\text{ odd}}}d(m)\left(\frac{1}{2^m}+\frac{1}{2^{2m}}+\frac{1}{2^{4m}}+\frac{1}{2^{8m}}+\ldots\right) $$ así $$ f=\sum_{\substack{m\geq 1 \\ m\text{ odd}}}d(m)\left(\frac{2}{2^m}-\frac{2}{2^{2m}}-\frac{2}{2^{4m}}-\frac{2}{2^{8m}}-\frac{2}{2^{16m}}-\ldots\right) $$

$$ E=\sum_{\substack{m\geq 1 \\ m\text{ odd}}}d(m)\left(\frac{1}{2^m}+\frac{2}{2^{2m}}+\frac{3}{2^{4m}}+\frac{4}{2^{8m}}+\frac{5}{2^{16m}}+\ldots\right) $$

$$ F=\sum_{\substack{m\geq 1 \\ m\text{ odd}}}d(m)\left(\frac{2}{2^m}+\frac{0}{2^{2m}}-\frac{1}{2^{4m}}-\frac{2}{2^{8m}}-\frac{3}{2^{16m}}+\ldots\right) $$

y yo no veo ninguna manera de escribir $f$ en términos de $E$ $F$ sólo, sin la participación de $\sum_{\substack{m\geq 1\\m\text{ odd}}}\frac{d(m)}{2^m}$.

En cualquier caso, la evaluación numérica de tales (Lambert) de la serie es bastante simple: una técnica de aceleración se describe aquí.

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user90369 Puntos 26

No es posible expresar $f$ solamente con el $E$ y $F$ debido

$\displaystyle\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n-1}\frac{2^{n+1}}{2^{2n}-1}=$

$\displaystyle -\frac{1}{2}\sum_{n=1}^\infty\frac{1}{2^n-1} +\frac{1}{2}\sum_{n=1}^\infty\frac{1}{2^n+1}+\frac{i}{2}\sum_{n=1}^\infty\frac{1}{2^n+i} -\frac{i}{2}\sum_{n=1}^\infty\frac{1}{2^n-i}$

$\displaystyle -\frac{1}{\sqrt{2}}\sum_{n=1}^\infty\frac{1}{2^n+\sqrt{2}} +\frac{1}{\sqrt{2}}\sum_{n=1}^\infty\frac{1}{2^n-\sqrt{2}}+\frac{i}{\sqrt{2}}\sum_{n=1}^\infty\frac{1}{2^n+i\sqrt{2}} -\frac{i}{\sqrt{2}}\sum_{n=1}^\infty\frac{1}{2^n-i\sqrt{2}}$ .


Puede definir $\enspace\displaystyle g(x):=\prod_{n=1}^\infty (1+\frac{x}{2^n})\enspace$ (con la esperanza, que existe una forma cerrada para este producto) y express $\enspace f\enspace$ $\enspace\displaystyle \frac{d}{dx}\ln g(x)\enspace$ $\enspace x\in\{-1;1;-i;i;-\sqrt{2};\sqrt{2};-i\sqrt{2};i\sqrt{2}\}$.

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