Question Number 33843 by prof Abdo imad last updated on 25/Apr/18
$${decompose}\:{inside}\:{R}\left({x}\right)\:{the}\:{fraction} \\ $$$${F}\left({x}\right)=\:\:\frac{\mathrm{1}}{\left({x}+\mathrm{3}\right)^{{n}} \:\left({x}+\mathrm{1}\right)}\:{with}\:{n}\:{integr}\:. \\ $$
Commented by abdo imad last updated on 28/Apr/18
$${let}\:{use}\:{x}+\mathrm{3}={t}\:\Rightarrow{F}\left({x}\right)={g}\left({t}\right)=\:\frac{\mathrm{1}}{{t}^{{n}} \left({t}−\mathrm{2}\right)}\:{let}\:{find}\:{D}_{{n}−\mathrm{1}} \left(\mathrm{0}\right){for} \\ $$$${g}\left({t}\right)=\:\frac{\mathrm{1}}{{t}−\mathrm{2}}\:{we}\:{have}\:{g}\left({t}\right)=\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}−\mathrm{1}} \:\:\frac{{g}^{\left({k}\right)} \left(\mathrm{0}\right)}{{k}!}{t}^{{k}} \:+\frac{{t}^{{n}} }{{n}!}\xi\left({t}\right)\:{with} \\ $$$$\xi\left({t}\right)_{{t}\rightarrow\mathrm{0}} \rightarrow\mathrm{0}\:\:\:\:{but}\:\:{g}^{\left({k}\right)} \left({t}\right)=\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{k}} {k}!}{\left({t}−\mathrm{2}\right)^{{k}+\mathrm{1}} }\:\Rightarrow{g}^{\left({k}\right)} \left(\mathrm{0}\right)\:=\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{k}} {k}!}{\left(−\mathrm{1}\right)^{{k}+\mathrm{1}} \mathrm{2}^{{k}+\mathrm{1}} } \\ $$$$=−\frac{{k}!}{\mathrm{2}^{{k}+\mathrm{1}} }\:\Rightarrow{g}\left({t}\right)=\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}−\mathrm{1}} \left(\:−\frac{{t}^{{k}} }{\mathrm{2}^{{k}+\mathrm{1}} }\:\right)\:+\frac{{t}^{{n}} }{{n}!}\xi\left({t}\right) \\ $$$${g}\left({t}\right)\:=\:\sum_{{k}=\mathrm{1}} ^{{n}−\mathrm{1}} \:\frac{\lambda_{{k}} }{{t}^{{k}} }\:\:+\frac{\lambda_{{n}} }{{t}^{{n}} }\:+\:\frac{{a}}{{t}−\mathrm{2}} \\ $$$${a}={lim}_{{t}\rightarrow\mathrm{2}} \left({g}−\mathrm{2}\right){g}\left({t}\right)\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}} } \\ $$$$\lambda_{{n}} ={lim}_{{t}\rightarrow\mathrm{0}} \:{t}^{{n}} {g}\left({t}\right)\:=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\Rightarrow\:{g}\left({t}\right)\:=\sum_{{k}=\mathrm{1}} ^{{n}} \:\frac{\lambda_{{k}} }{{t}^{{k}} }\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}{t}^{{n}} }\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}} \left({t}−\mathrm{2}\right)} \\ $$$${from}\:{another}\:{side}\:{g}\left({t}\right)=−\frac{\mathrm{1}}{{t}^{{n}} }\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}−\mathrm{1}} \:\:\:\frac{{t}^{{k}} }{\mathrm{2}^{{k}+\mathrm{1}} }\:+\frac{\mathrm{1}}{{n}!}\:\xi\left({t}\right) \\ $$$$=−\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}−\mathrm{1}} \:\:\:\:\frac{\mathrm{1}}{{t}^{{n}−{k}} \:\mathrm{2}^{{k}+\mathrm{1}} }\:+\frac{\mathrm{1}}{{n}!}\xi\left({t}\right)\:{changement}\:{of}\:{indice}\: \\ $$$${n}−{k}\:={p}\:{give}\:{g}\left({t}\right)=−\sum_{{p}=\mathrm{1}} ^{{n}−\mathrm{1}} \:\:\:\frac{\mathrm{1}}{{t}^{{p}} \:\mathrm{2}^{{n}−{p}\:+\mathrm{1}} }\:+\frac{\mathrm{1}}{{n}!}\:\xi\left({t}\right) \\ $$$$=\sum_{{k}=\mathrm{1}} ^{{n}−\mathrm{1}} \:\:\:\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}−{k}\:+\mathrm{1}} \:{t}^{{k}} }\:+\frac{\mathrm{1}}{{n}!}\xi\left({t}\right)\:\Rightarrow\lambda_{{k}} =\frac{−\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}−{k}+\mathrm{1}} }\:\Rightarrow \\ $$$${g}\left({t}\right)=\sum_{{k}=\mathrm{1}} ^{{n}−\mathrm{1}} \:\:\:\frac{−\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}−{k}+\mathrm{1}} \:{t}^{{k}} }\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}{t}^{{n}} }\:+\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}} \left({t}−\mathrm{2}\right)}\:\Rightarrow \\ $$$${F}\left({x}\right)=\sum_{{k}=\mathrm{1}} ^{{n}−\mathrm{1}} \:\:\frac{−\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}−{k}+\mathrm{1}} \left({x}+\mathrm{3}\right)}\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\left({x}+\mathrm{3}\right)^{{n}} }\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}} \left({x}+\mathrm{1}\right)}\:. \\ $$$$ \\ $$
Commented by abdo imad last updated on 28/Apr/18
$$\bigstar{F}\left({x}\right)=\:\sum_{{k}=\mathrm{1}} ^{{n}−\mathrm{1}} \:\:\frac{−\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}−{k}+\mathrm{1}} \left({x}+\mathrm{3}\right)^{{k}} }\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\left({x}+\mathrm{3}\right)^{{n}} }\:+\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{{n}} \left({x}+\mathrm{1}\right)}\:.\bigstar \\ $$