Question Number 9279 by j.masanja06@gmail.com last updated on 28/Nov/16
$$\mathrm{evalute}\:\mathrm{the}\:\mathrm{value}\:\mathrm{of}\: \\ $$$$\overset{\mathrm{5}} {\sum}_{\mathrm{m}=\mathrm{2}\:} \mathrm{m}^{\mathrm{4}} \\ $$
Answered by mrW last updated on 28/Nov/16
$$\mathrm{please}\:\mathrm{refer}\:\mathrm{to}\:\mathrm{Q9232}\:\mathrm{and}\:\mathrm{Q9265}. \\ $$
Answered by geovane10math last updated on 28/Nov/16
$$\mathrm{2}^{\mathrm{4}} \:+\:\mathrm{3}^{\mathrm{4}} \:+\:\mathrm{4}^{\mathrm{4}} \:+\:\mathrm{5}^{\mathrm{4}} \:+\:\mathrm{6}^{\mathrm{4}} \:=\: \\ $$$$\mathrm{2}^{\mathrm{4}} \:=\:\mathrm{16} \\ $$$$\mathrm{3}^{\mathrm{4}} \:=\:\mathrm{81} \\ $$$$\mathrm{4}^{\mathrm{4}} \:=\:\mathrm{256} \\ $$$$\mathrm{5}^{\mathrm{4}} \:=\:\mathrm{625} \\ $$$$\mathrm{6}^{\mathrm{4}} \:=\:\mathrm{1296} \\ $$$$\mathrm{16}\:+\:\mathrm{81}\:+\:\mathrm{256}\:+\:\mathrm{625}\:+\:\mathrm{1296}\:=\: \\ $$$$=\:\mathrm{97}\:+\:\mathrm{881}\:+\:\mathrm{1296}\:=\:\mathrm{1296}\:+\:\mathrm{978}\:=\: \\ $$$$\mathrm{2274} \\ $$
Answered by mrW last updated on 28/Nov/16
$$\mathrm{generally}\:\mathrm{for}\:\mathrm{1}\leqslant\mathrm{m}\leqslant\mathrm{n} \\ $$$$\underset{\mathrm{k}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{n}} {\sum}}\mathrm{k}^{\mathrm{4}} =\frac{\mathrm{n}\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{2n}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{3n}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3n}−\mathrm{1}\right)}{\mathrm{30}} \\ $$$$\underset{\mathrm{k}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{m}−\mathrm{1}} {\sum}}\mathrm{k}^{\mathrm{4}} =\frac{\left(\mathrm{m}−\mathrm{1}\right)\mathrm{m}\left(\mathrm{2m}−\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{3m}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3m}−\mathrm{1}\right)}{\mathrm{30}} \\ $$$$\underset{\mathrm{k}=\mathrm{m}} {\overset{\mathrm{n}} {\sum}}\mathrm{k}^{\mathrm{4}} =\underset{\mathrm{k}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{n}} {\sum}}\mathrm{k}^{\mathrm{4}} −\underset{\mathrm{k}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{m}−\mathrm{1}} {\sum}}\mathrm{k}^{\mathrm{4}} \\ $$$$\underset{\mathrm{k}=\mathrm{m}} {\overset{\mathrm{n}} {\sum}}\mathrm{k}^{\mathrm{4}} =\frac{\mathrm{n}\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{2n}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{3n}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3n}−\mathrm{1}\right)−\left(\mathrm{m}−\mathrm{1}\right)\mathrm{m}\left(\mathrm{2m}−\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{3m}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3m}−\mathrm{1}\right)}{\mathrm{30}} \\ $$$$\underset{\mathrm{k}=\mathrm{2}} {\overset{\mathrm{5}} {\sum}}\mathrm{k}^{\mathrm{4}} =\frac{\mathrm{5}×\mathrm{6}×\mathrm{11}×\left(\mathrm{3}×\mathrm{5}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}×\mathrm{5}−\mathrm{1}\right)−\mathrm{1}×\mathrm{2}×\mathrm{3}×\left(\mathrm{3}×\mathrm{2}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}×\mathrm{2}−\mathrm{1}\right)}{\mathrm{30}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{5}×\mathrm{6}×\mathrm{11}×\mathrm{89}−\mathrm{6}×\mathrm{5}}{\mathrm{30}}=\mathrm{978} \\ $$$$\mathrm{or} \\ $$$$\mathrm{2}^{\mathrm{4}} +\mathrm{3}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}^{\mathrm{4}} +\mathrm{5}^{\mathrm{4}} =\mathrm{16}+\mathrm{81}+\mathrm{256}+\mathrm{625}=\mathrm{978} \\ $$