Question Number 41409 by maxmathsup by imad last updated on 06/Aug/18
$${calculate}\:{S}_{{p}} =\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\:\:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)\left({n}+\mathrm{2}\right)…\left({n}+{p}\right)}\:\:{with}\:{p}\:{fromN} \\ $$
Answered by sma3l2996 last updated on 07/Aug/18
$$\frac{\mathrm{1}}{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)\left({n}+\mathrm{2}\right)…\left({n}+{p}\right)}=\frac{{a}_{\mathrm{0}} }{{n}}+\frac{{a}_{\mathrm{1}} }{{n}+\mathrm{1}}+…+\frac{{a}_{{p}} }{{n}+{p}} \\ $$$${with}\:\:{a}_{{i}} =\underset{{n}\rightarrow−{i}} {{lim}}\frac{{n}+{i}}{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)…\left({n}+{p}\right)} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)\left({n}+\mathrm{2}\right)…\left({n}+{p}\right)}=\underset{{i}=\mathrm{0}} {\overset{{p}} {\sum}}\frac{{a}_{{i}} }{{n}+{i}} \\ $$$${so}\:\:\:{S}_{{p}} =\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)\left({n}+\mathrm{2}\right)…\left({n}+{p}\right)}=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\underset{{i}=\mathrm{0}} {\overset{{p}} {\sum}}\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} {a}_{{i}} }{{n}+{i}} \\ $$$$=\underset{{i}=\mathrm{0}} {\overset{{p}} {\sum}}{a}_{{i}} \underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}+{i}} \\ $$$${let}\:\:\:{m}={n}+{i} \\ $$$${S}_{{n}} =\underset{{i}=\mathrm{0}} {\overset{{p}} {\sum}}{a}_{{i}} \underset{{m}={i}+\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{m}−{i}} }{{m}} \\ $$$$=\underset{{i}=\mathrm{0}} {\overset{\infty} {\sum}}{a}_{{i}} \left(−\mathrm{1}\right)^{−{i}} \left(\underset{{m}={i}+\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{m}} }{{m}}+\underset{{m}=\mathrm{1}} {\overset{{i}} {\sum}}\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{m}} }{{m}}−\underset{{m}=\mathrm{1}} {\overset{{i}} {\sum}}\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{m}} }{{m}}\right) \\ $$$$=\underset{{i}=\mathrm{0}} {\overset{{p}} {\sum}}\left(−\mathrm{1}\right)^{{i}} {a}_{{i}} \left(\underset{{m}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{m}} }{{m}}−\underset{{m}=\mathrm{1}} {\overset{{i}} {\sum}}\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{m}} }{{m}}\right) \\ $$$${note}:\:\:\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}}=−{ln}\left(\mathrm{2}\right) \\ $$$${Therefore}:\:\: \\ $$$${S}_{{p}} =\underset{{i}=\mathrm{0}} {\overset{{p}} {\sum}}\left(−\mathrm{1}\right)^{{i}} {a}_{{i}} \left(−{ln}\left(\mathrm{2}\right)−\underset{{m}=\mathrm{1}} {\overset{{i}} {\sum}}\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{m}} }{{m}}\right) \\ $$