Question Number 68593 by Abdo msup. last updated on 14/Sep/19
$${calculate}\:\:\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$
Commented by Abdo msup. last updated on 06/Oct/19
$${let}\:{S}=\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:\:{first}\:{let}\:{decompose} \\ $$$${F}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{1}}{{x}\left(\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:\Rightarrow{F}\left({x}\right)=\frac{{a}}{{x}}\:+\frac{{b}}{\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}\:+\frac{{c}}{\left(\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$${a}={lim}_{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {xF}\left({x}\right)=\mathrm{1} \\ $$$$\left.{c}={lim}_{{x}\rightarrow−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}} \:\:\:\left(\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} {F}−{x}\right)=−\mathrm{2}\:\Rightarrow \\ $$$${F}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{1}}{{x}}\:+\frac{{b}}{\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}−\frac{\mathrm{2}}{\left(\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$${lim}_{{x}\rightarrow+\infty} \:{xF}\left({x}\right)=\mathrm{0}\:=\mathrm{1}+\frac{{b}}{\mathrm{2}}\:\Rightarrow{b}+\mathrm{2}=\mathrm{0}\:\Rightarrow{b}=−\mathrm{2}\:\Rightarrow \\ $$$${F}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{1}}{{x}}\:−\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}\:−\frac{\mathrm{2}}{\left(\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:\Rightarrow \\ $$$${S}=\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}}\:−\mathrm{2}\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}}\:−\mathrm{2}\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$${we}\:{have}\:\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}}\:=−{ln}\left(\mathrm{2}\right) \\ $$$$\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)}\:=\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{\boldsymbol{{n}}} }{\mathrm{2}\boldsymbol{{n}}+\mathrm{1}}\:−\mathrm{1}=\frac{\pi}{\mathrm{4}}−\mathrm{1} \\ $$$${rest}\:{to}\:{ca}<{culate}\:\alpha_{\mathrm{0}} =\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }\:\Rightarrow \\ $$$${S}=−{ln}\left(\mathrm{2}\right)−\frac{\pi}{\mathrm{2}}\:+\mathrm{2}\:−\mathrm{2}\alpha_{\mathrm{0}} \\ $$