Question Number 43259 by maxmathsup by imad last updated on 08/Sep/18
$${calculate}\:\sum_{{n}=\mathrm{2}} ^{\infty} \:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}} \\ $$
Commented by maxmathsup by imad last updated on 09/Sep/18
$${let}\:{S}\:=\:\sum_{{n}=\mathrm{2}} ^{\infty} \:\:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}\:\Rightarrow{S}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\sum_{{n}=\mathrm{2}} ^{\infty} \:\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} \left\{\frac{\mathrm{1}}{{n}−\mathrm{1}}\:−\frac{\mathrm{1}}{{n}+\mathrm{1}}\right\} \\ $$$$\:\Rightarrow\:\mathrm{2}{S}\:=\:\sum_{{n}=\mathrm{2}} ^{\infty} \:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}−\mathrm{1}}\:−\sum_{{n}=\mathrm{2}} ^{\infty} \:\:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}+\mathrm{1}}\:\:{but}\:\: \\ $$$$\sum_{{n}=\mathrm{2}} ^{\infty} \:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}−\mathrm{1}}\:=\:\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}+\mathrm{1}} }{{n}}\:=\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}−\mathrm{1}} }{{n}}\:={ln}\left(\mathrm{2}\right) \\ $$$$\left(\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\:\frac{{x}^{{n}} }{{n}}\:=\:−{ln}\left(\mathrm{1}−{x}\right)\:\:{with}\:−\mathrm{1}<{x}<\mathrm{1}\right)\:\:{also} \\ $$$$\sum_{{n}=\mathrm{2}} ^{\infty} \:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}+\mathrm{1}}\:=\sum_{{n}=\mathrm{3}} ^{\infty} \:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{\boldsymbol{{n}}−\mathrm{1}} }{\boldsymbol{{n}}}\:=\:\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}−\mathrm{1}} }{{n}}\:−\left\{\mathrm{1}\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right\} \\ $$$$={ln}\left(\mathrm{2}\right)\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\:\Rightarrow\:\mathrm{2}{S}\:=\:{ln}\left(\mathrm{2}\right)\:−{ln}\left(\mathrm{2}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\:\Rightarrow\:{S}\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\:. \\ $$