Question Number 48267 by maxmathsup by imad last updated on 21/Nov/18
$${f}\:{is}\:{a}\:{function}\:{verify}\:{f}\left({x}+\mathrm{1}\right)\:+{x}^{\mathrm{2}} =\mathrm{3}{f}\left({x}\right) \\ $$$$\left.\mathrm{1}\right){find}\:{f}\left(\mathrm{8}\right)\:{and}\:{f}\left(\mathrm{12}\right) \\ $$$$\left.\mathrm{2}\right)\:{calculate}\:\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}} {f}\left({k}\right) \\ $$$$\left.\mathrm{3}\right)\:{find}\:\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}} \:{f}^{\mathrm{2}} \left({k}\right)\:. \\ $$
Commented by maxmathsup by imad last updated on 22/Nov/18
$$\left.\mathrm{2}\right)\:{we}\:{have}\:{f}\left({x}+\mathrm{1}\right)−{f}\left({x}\right)=−{x}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{2}{f}\left({x}\right)\:\Rightarrow \\ $$$$\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}} \left({f}\left({k}+\mathrm{1}\right)−{f}\left({k}\right)\right)=−\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}} \:{k}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{2}\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}} {f}\left({k}\right)\:\Rightarrow \\ $$$${f}\left({n}+\mathrm{1}\right)−{f}\left(\mathrm{0}\right)\:=−\frac{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{6}}\:+\mathrm{2}\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}} \:{f}\left({k}\right)\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{2}\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}} {f}\left({k}\right)={f}\left({n}+\mathrm{1}\right)−{f}\left(\mathrm{0}\right)+\frac{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{6}}\:\:\:\Rightarrow \\ $$$$\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}} \:{f}\left({k}\right)\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left\{\:{f}\left({n}+\mathrm{1}\right)−{f}\left(\mathrm{0}\right)+\frac{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{6}}\right\} \\ $$
Commented by maxmathsup by imad last updated on 22/Nov/18
$$\left.\mathrm{1}\right){let}\:{suppose}\:{f}\:{polynomial}\:\Rightarrow{f}\left({x}\right)={ax}^{\mathrm{2}} \:+{bx}+{c}\:\Rightarrow \\ $$$${a}\left({x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} \:+{b}\left({x}+\mathrm{1}\right)\:+{c}\:+{x}^{\mathrm{2}} =\mathrm{3}\left({ax}^{\mathrm{2}} \:+{bx}+{c}\right)\:\Rightarrow \\ $$$${a}\left({x}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}\right)+{bx}+{b}\:+{c}\:+{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{ax}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{bx}−\mathrm{3}{c}\:=\mathrm{0}\:\Rightarrow \\ $$$${ax}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{2}{ax}\:+{a}\:\:−\mathrm{2}{bx}\:+\left(\mathrm{1}−\mathrm{3}{a}\right){x}^{\mathrm{2}} \:+{b}−\mathrm{2}{c}\:=\mathrm{0}\:\Rightarrow \\ $$$$\left(\mathrm{1}−\mathrm{2}{a}\right){x}^{\mathrm{2}} \:+\left(\mathrm{2}{a}−\mathrm{2}{b}\right){x}\:+{a}+{b}−\mathrm{2}{c}\:=\mathrm{0}\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{1}−\mathrm{2}{a}\:=\mathrm{0}\:{and}\:\mathrm{2}{a}−\mathrm{2}{b}\:=\mathrm{0}\:{and}\:{a}+{b}−\mathrm{2}{c}\:=\mathrm{0}\:\Rightarrow \\ $$$${a}\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:,{b}={a}\:,{c}\:=\frac{{a}+{b}}{\mathrm{2}}\:\Rightarrow\:{a}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:,\:{b}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:,\:{c}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\Rightarrow \\ $$$${f}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:{x}^{\mathrm{2}} \:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:{x}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\Rightarrow{f}\left(\mathrm{8}\right)\:=\frac{\mathrm{8}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}\:+\frac{\mathrm{8}}{\mathrm{2}}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:=\mathrm{32}\:+\mathrm{4}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:=\mathrm{36}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:=\frac{\mathrm{73}}{\mathrm{2}} \\ $$$${f}\left(\mathrm{12}\right)=\frac{\mathrm{12}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}\:+\frac{\mathrm{12}}{\mathrm{2}}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:=\frac{\mathrm{144}}{\mathrm{2}}\:+\mathrm{6}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:=\mathrm{78}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:=\frac{\mathrm{157}}{\mathrm{2}} \\ $$$$\left.\mathrm{2}\right)\:\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}} {f}\left({k}\right)\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}} {k}^{\mathrm{2}} \:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}} \:{k}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}} \left(\mathrm{1}\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\frac{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{6}}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\frac{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left({n}+\mathrm{1}\right) \\ $$$$=\frac{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{12}}\:+\frac{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{4}}\:+\frac{{n}+\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:. \\ $$