Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 30. 05. 2016 17:42

Marian
Místo: Mosty u Jablunkova
Příspěvky: 2512
Škola: OU
Pozice: OA, VSB-TUO
Reputace:   67 
 

Infinite series with a gap

Let L be an arbitrary positive integer. Find the closed evaluation of the infinite series

$
\boldsymbol{\sum_{\substack{j=1\\j\neq L}}^{\infty}\frac{1}{ j^2-L^2}}.
$

Offline

 

#2 31. 07. 2016 17:03

Bati
Příspěvky: 2435
Reputace:   191 
 

Re: Infinite series with a gap

Hi ↑ Marian:,
it is an easy consequence of the cotangent expansion you mentioned in some other topic:
$\pi\cot{\pi x}=\frac1x+\sum_{n=1}^{\infty}\left(\frac1{n+x}-\frac1{n-x}\right)=\frac1x-2x\sum_{n=1}^{\infty}\frac1{n^2-x^2}$, $x\in\mathbb{R}\setminus\mathbb{Z}$.
From that we get
$\sum_{\substack{n=1\\n\neq L}}^{\infty}\frac{1}{n^2-x^2}=\frac{\frac1x-\pi\cot\pi x}{2x}-\frac1{L^2-x^2}$ for every $x\in\mathbb{R}\setminus\mathbb{Z}$. Since the left hand side is continuous at $L$, it remains to compute the limit of the right hand side. After several applications of the L'Hospital's rule, I obtained the result $\frac3{4L^2}$.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson