Question Number 2575 by prakash jain last updated on 22/Nov/15
$${a}_{\mathrm{1}} =\mathrm{0} \\ $$$${a}_{{n}} =\mathrm{27}×{a}_{{n}−\mathrm{1}} +\left({n}−\mathrm{1}\right) \\ $$$$\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{m}} {\sum}}{a}_{{k}} =? \\ $$
Commented by prakash jain last updated on 22/Nov/15
$${a}_{\mathrm{1}} =\mathrm{0} \\ $$$${a}_{\mathrm{2}} =\mathrm{1} \\ $$$${a}_{\mathrm{3}} =\mathrm{27}+\mathrm{2} \\ $$$${a}_{\mathrm{4}} =\mathrm{27}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}.\mathrm{27}+\mathrm{3} \\ $$$${a}_{\mathrm{5}} =\mathrm{27}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2}.\mathrm{27}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}\centerdot\mathrm{27}+\mathrm{4} \\ $$
Commented by Yozzi last updated on 22/Nov/15
$${Generating}\:{function}\:{is}\:{a}\:{possible} \\ $$$${approach}\:{to}\:{finding}\:{a}_{{n}} \:{I}\:{think}. \\ $$
Commented by prakash jain last updated on 22/Nov/15
$$\mathrm{This}\:\mathrm{sum}\:\mathrm{is}\:\mathrm{based}\:\mathrm{on}\:\mathrm{Q2545}.\:{a}_{{n}} \:\mathrm{being} \\ $$$$\mathrm{the}\:\mathrm{quotient}\:\mathrm{when}\:\mathrm{3}^{\mathrm{3}{n}} −\mathrm{26}{n}−\mathrm{1}\:\mathrm{is}\:\mathrm{divided} \\ $$$$\mathrm{by}\:\mathrm{676}. \\ $$$${a}_{{n}} \:\mathrm{should}\:\mathrm{evaluate}\:\mathrm{to}\:\frac{\mathrm{3}^{\mathrm{3}{n}} −\mathrm{26}{n}−\mathrm{1}}{\mathrm{676}} \\ $$
Commented by Rasheed Soomro last updated on 23/Nov/15
$$\mathcal{W}{hat}\:{a}\:{deep}\:{observer}\:\:{you}\:\:{are}\:!!! \\ $$
Answered by RasheedAhmad last updated on 23/Nov/15
$${Let}\:\mathrm{S}=\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{m}} {\sum}}{a}_{{k}} \\ $$$$\mathrm{S}=\mathrm{s}_{\mathrm{1}} +\mathrm{s}_{\mathrm{2}} +\mathrm{s}_{\mathrm{3}} +…+\mathrm{s}_{\mathrm{m}} \\ $$$$\mathrm{1}+\mathrm{2}+\:…+{n}=\frac{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}}\:\left[{Formula}\:{for}\:\mathrm{s}_{\mathrm{i}} \right] \\ $$$$\mathrm{where} \\ $$$$\mathrm{s}_{\mathrm{1}} =\mathrm{1}+\mathrm{2}+…\left({m}−\mathrm{1}\right)\:\mathrm{terms}=\frac{\mathrm{m}\left(\mathrm{m}−\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{s}_{\mathrm{2}} =\mathrm{27}\left(\mathrm{1}+\mathrm{2}+….\left({m}−\mathrm{2}\right)\:\mathrm{terms}=\frac{\left(\mathrm{m}−\mathrm{2}\right)\left(\mathrm{m}−\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}}\right. \\ $$$$\mathrm{s}_{\mathrm{3}} =\mathrm{27}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{1}+\mathrm{2}+…\left({m}−\mathrm{3}\right){terms}\right. \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\:\frac{\left(\mathrm{m}−\mathrm{3}\right)\left(\mathrm{m}−\mathrm{2}\right)}{\mathrm{2}} \\ $$$$…. \\ $$$$\mathrm{s}_{\mathrm{m}} =\mathrm{27}^{\mathrm{m}−\mathrm{1}} \left(\mathrm{1}+\mathrm{2}+…\mathrm{0}\:{terms}=\mathrm{0}\right. \\ $$$$… \\ $$$$\mathrm{Continue} \\ $$
Commented by Filup last updated on 23/Nov/15
$$\mathrm{I}\:\mathrm{believe}\:\mathrm{if}\:\mathrm{I}\:\mathrm{have}\:\mathrm{evaluated}\:\mathrm{correctly}: \\ $$$${S}=\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}\left(\mathrm{27}^{{k}−\mathrm{1}} \left(\underset{{h}=\mathrm{1}} {\overset{{m}−{k}} {\sum}}{h}\right)\right) \\ $$$${S}=\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}\underset{{h}=\mathrm{1}} {\overset{{m}−{k}} {\sum}}\mathrm{27}^{{k}−\mathrm{1}} {h} \\ $$$${S}=\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}\left(\mathrm{27}^{{k}−\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left({m}−{k}\right)\left(\mathrm{1}+{m}−{k}\right)\right)\right) \\ $$$$ \\ $$$${s}_{\mathrm{1}} =\mathrm{1}+\mathrm{2}+…+\left({m}−\mathrm{1}\right) \\ $$$${s}_{\mathrm{2}} =\mathrm{27}\left(\mathrm{1}+\mathrm{2}+…+\left({m}−\mathrm{2}\right)\right) \\ $$$${s}_{\mathrm{3}} =\mathrm{27}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{1}+\mathrm{2}+…+\left({m}−\mathrm{3}\right)\right) \\ $$$$\vdots \\ $$$${s}_{{n}} =\mathrm{27}^{{n}−\mathrm{1}} \left(\mathrm{1}+\mathrm{2}+…+\left({m}−{n}\right)\right) \\ $$$$\therefore\underset{{i}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}{s}_{{i}} =\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}\left(\mathrm{27}^{{k}−\mathrm{1}} \left({m}−{k}\right)\left({m}−{k}+\mathrm{1}\right)\right) \\ $$$${continue} \\ $$
Answered by prakash jain last updated on 23/Nov/15
$${a}_{{n}} =\mathrm{27}^{{n}−\mathrm{2}} +\mathrm{2}\centerdot\mathrm{27}^{{n}−\mathrm{3}} +…+\left({n}−\mathrm{2}\right)\centerdot\mathrm{27}+\left({n}−\mathrm{1}\right) \\ $$$${t}_{{n}} =\mathrm{27}^{{n}−\mathrm{2}} +\mathrm{2}\centerdot\mathrm{27}^{{n}−\mathrm{3}} +\mathrm{3}\centerdot\mathrm{27}^{{n}−\mathrm{2}} +…+\left({n}−\mathrm{2}\right)\centerdot\mathrm{27} \\ $$$$\frac{{t}_{{n}} }{\mathrm{27}}=\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{27}^{{n}−\mathrm{3}} \:\:\:\:\:\:\:+\mathrm{2}\centerdot\mathrm{27}^{{n}−\mathrm{2}} +…+\left({n}−\mathrm{3}\right)\centerdot\mathrm{27}+\left({n}−\mathrm{2}\right) \\ $$$${t}_{{n}} −\frac{{t}_{{n}} }{\mathrm{27}}=\mathrm{27}^{{n}−\mathrm{2}} +\mathrm{27}^{{n}−\mathrm{3}} +….+\mathrm{27}−\left({n}−\mathrm{2}\right) \\ $$$$\mathrm{RHS}\:\mathrm{black}\:\mathrm{color}\:\mathrm{is}\:\mathrm{GP} \\ $$$$\frac{\mathrm{26}{t}_{{n}} }{\mathrm{27}}=\frac{\mathrm{27}\left(\mathrm{27}^{{n}−\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)}{\mathrm{26}}−{n}+\mathrm{2} \\ $$$$\frac{\mathrm{26}}{\mathrm{27}}{t}_{{n}} =\frac{\mathrm{27}^{{n}−\mathrm{1}} −\mathrm{27}−\mathrm{26}{n}+\mathrm{2}\centerdot\mathrm{26}}{\mathrm{26}} \\ $$$${t}_{{n}} =\frac{\mathrm{27}^{{n}} −\mathrm{27}\centerdot\mathrm{27}−\mathrm{26}\centerdot\mathrm{27}{n}+\mathrm{2}\centerdot\mathrm{26}\centerdot\mathrm{27}}{\mathrm{26}\centerdot\mathrm{26}} \\ $$$${a}_{{n}} =\frac{\mathrm{27}^{{n}} −\mathrm{27}\centerdot\mathrm{27}−\mathrm{26}\centerdot\mathrm{27}{n}+\mathrm{2}\centerdot\mathrm{26}\centerdot\mathrm{27}}{\mathrm{26}\centerdot\mathrm{26}}+{n}−\mathrm{1} \\ $$$${a}_{{n}} =\frac{\mathrm{3}^{\mathrm{3}{n}} −\mathrm{26}\centerdot\mathrm{27}{n}+\mathrm{26}\centerdot\mathrm{26}{n}−\mathrm{27}+\mathrm{2}\centerdot\mathrm{26}\centerdot\mathrm{27}−\mathrm{26}\centerdot\mathrm{26}}{\mathrm{676}} \\ $$$${a}_{{n}} =\frac{\mathrm{3}^{\mathrm{3}{n}} −\mathrm{26}{n}−\mathrm{27}.\mathrm{27}+\mathrm{26}\centerdot\mathrm{27}+\mathrm{26}.\mathrm{27}−\mathrm{26}\centerdot\mathrm{26}}{\mathrm{676}} \\ $$$${a}_{{n}} =\frac{\mathrm{3}^{\mathrm{3}{n}} −\mathrm{26}{n}−\mathrm{27}\left(\mathrm{27}−\mathrm{26}\right)+\mathrm{26}\left(\mathrm{27}−\mathrm{26}\right)}{\mathrm{676}} \\ $$$${a}_{{n}} =\frac{\mathrm{3}^{\mathrm{3}{n}} −\mathrm{26}{n}−\mathrm{1}}{\mathrm{676}} \\ $$$$\underset{{i}=\mathrm{1}} {\overset{{m}} {\sum}}{a}_{{i}} =\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{676}}\left[\underset{{i}=\mathrm{1}} {\overset{{m}} {\sum}}\mathrm{3}^{\mathrm{3}{i}} −\mathrm{26}\underset{{i}=\mathrm{1}} {\overset{{m}} {\sum}}{i}−\underset{{i}=\mathrm{1}} {\overset{{m}} {\sum}}\mathrm{1}\right] \\ $$$$\mathrm{The}\:\mathrm{last}\:\mathrm{sum}\:\mathrm{is}\:\mathrm{direct}\:\mathrm{formula}. \\ $$