Question Number 170580 by mnjuly1970 last updated on 27/May/22
$$ \\ $$$$\:\:\:{calculate} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\:\frac{\:\mathrm{F}_{{n}} }{{n}.\mathrm{3}^{\:{n}} }\:=\:?\:\:\: \\ $$$$ \\ $$
Answered by Mathspace last updated on 27/May/22
$${f}_{{n}} {is}\:{fefimed}\:{by}\:{f}_{\mathrm{0}} =\mathrm{0}\:{and}?{f}_{\mathrm{1}} =\mathrm{1} \\ $$$${and}\:\:{f}_{{n}+\mathrm{2}} ={f}_{{n}} +{f}_{{n}+\mathrm{1}} \\ $$$${ce}\rightarrow{r}^{\mathrm{2}} −{r}−\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\Delta=\mathrm{1}+\mathrm{4}=\mathrm{5}\:\Rightarrow{r}_{\mathrm{1}} =\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}} \\ $$$${r}_{\mathrm{2}} =\frac{\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}} \\ $$$$\Rightarrow{f}_{{n}} ={ar}_{\mathrm{1}} ^{{n}} +{br}_{\mathrm{2}} ^{{n}} \\ $$$${f}_{\mathrm{0}} =\mathrm{0}={a}+{b} \\ $$$${f}_{\mathrm{1}} =\mathrm{1}={r}_{\mathrm{1}} {a}+{r}_{\mathrm{2}} {b}=\left({r}_{\mathrm{1}} −{r}_{\mathrm{2}} \right){a} \\ $$$$=\sqrt{\mathrm{5}}{a}\:\Rightarrow{a}=\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}\:{and}\:{b}=−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}} \\ $$$$\Rightarrow{f}_{{n}} \:=\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}{r}_{\mathrm{1}} ^{{n}} −\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}{r}_{\mathrm{2}} ^{{n}} \:\Rightarrow \\ $$$$\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{{f}_{{n}} }{{n}\mathrm{3}^{{n}} }=\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{\mathrm{1}}{{n}}\left(\frac{{r}_{\mathrm{1}} }{\mathrm{3}}\right)^{{n}} \\ $$$$−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \frac{\mathrm{1}}{{n}}\left(\frac{{r}_{\mathrm{2}} }{\mathrm{3}}\right)^{{n}} \\ $$$${let}\:{s}\left({x}\right)=\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \frac{{x}^{{n}} }{{n}}\:\Rightarrow \\ $$$${s}\left({x}\right)=−{ln}\left(\mathrm{1}−{x}\right)\:\Rightarrow \\ $$$$\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{{f}_{{n}} }{{n}\mathrm{3}^{{n}} }=−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}{ln}\left(\mathrm{1}−\frac{{r}_{\mathrm{1}} }{\mathrm{3}}\right) \\ $$$$+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}{ln}\left(\mathrm{1}−\frac{{r}_{\mathrm{2}} }{\mathrm{3}}\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}{ln}\left(\frac{\mathrm{3}−{r}_{\mathrm{2}} }{\mathrm{3}−{r}_{\mathrm{1}} }\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}{ln}\left(\frac{\mathrm{3}−\frac{\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}}{\mathrm{3}−\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}}\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}{ln}\left(\frac{\mathrm{5}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{5}−\sqrt{\mathrm{5}}}\right)=\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}{ln}\left(\frac{\sqrt{\mathrm{5}}+\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}−\mathrm{1}}\right) \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$\mathrm{0} \\ $$
Commented by mnjuly1970 last updated on 28/May/22
$${thanks}\:{alot}… \\ $$
Commented by Tawa11 last updated on 08/Oct/22
$$\mathrm{Great}\:\mathrm{sir} \\ $$