Question Number 157454 by tounghoungko last updated on 23/Oct/21
$$\:{Given}\:\mathrm{1}+\frac{\mathrm{3}}{{y}}+\frac{\mathrm{5}}{{y}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{7}}{{y}^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{9}}{{y}^{\mathrm{4}} }+…=\:\mathrm{71} \\ $$$$\:{then}\:\mathrm{1}+\frac{\mathrm{4}}{{y}}+\frac{\mathrm{9}}{{y}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{16}}{{y}^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{25}}{{y}^{\mathrm{4}} }+…\:=? \\ $$
Answered by FongXD last updated on 23/Oct/21
$$\mathrm{let}\:\mathrm{1}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{y}}+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{y}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{7}}{\mathrm{y}^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{y}^{\mathrm{4}} }+…=\mathrm{71}\:\mathrm{be}\:\mathrm{equation}\:\left(\mathrm{1}\right) \\ $$$$\mathrm{and}\:\mathrm{1}+\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{y}}+\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{y}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{16}}{\mathrm{y}^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{y}^{\mathrm{4}} }+…=\mathrm{M}\:\mathrm{be}\:\mathrm{equation}\:\left(\mathrm{2}\right) \\ $$$$\mathrm{take}\:\left(\mathrm{2}\right)−\left(\mathrm{1}\right):\:\left(\mathrm{1}+\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{y}}+\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{y}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{16}}{\mathrm{y}^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{y}^{\mathrm{4}} }+…\right)−\left(\mathrm{1}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{y}}+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{y}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{7}}{\mathrm{y}^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{y}^{\mathrm{4}} }+…\right)=\mathrm{M}−\mathrm{71} \\ $$$$\Leftrightarrow\:\mathrm{M}−\mathrm{71}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}+\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{y}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{y}^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{16}}{\mathrm{y}^{\mathrm{4}} }+\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{y}^{\mathrm{5}} }+… \\ $$$$\Leftrightarrow\:\mathrm{M}−\mathrm{71}=\frac{\mathrm{M}}{\mathrm{y}},\:\Rightarrow\:\mathrm{M}=\frac{\mathrm{71y}}{\mathrm{y}−\mathrm{1}} \\ $$$$\mathrm{we}\:\mathrm{have}\:\left(\mathrm{1}\right):\:\mathrm{1}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{y}}+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{y}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{7}}{\mathrm{y}^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{y}^{\mathrm{4}} }+…=\mathrm{71} \\ $$$$\Leftrightarrow\:\left(\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}^{\mathrm{2}} }+…\right)+\mathrm{2}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}^{\mathrm{3}} }+…\right)+\mathrm{2}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}^{\mathrm{4}} }+…\right)+…=\mathrm{71} \\ $$$$\Leftrightarrow\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}}+\frac{\mathrm{2}\centerdot\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}}{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}}+\frac{\mathrm{2}\centerdot\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}}+\frac{\mathrm{2}\centerdot\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}^{\mathrm{3}} }}{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}}+…=\mathrm{71} \\ $$$$\Leftrightarrow\:−\mathrm{1}+\mathrm{2}\left(\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}^{\mathrm{3}} }+…\right)=\mathrm{71}\left(\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}\right) \\ $$$$\Leftrightarrow\:−\mathrm{1}+\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}}=\mathrm{71}\left(\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}\right) \\ $$$$\Leftrightarrow\:\mathrm{71}\left(\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}\right)^{\mathrm{2}} +\left(\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}\right)−\mathrm{2}=\mathrm{0} \\ $$$$\Leftrightarrow\:\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}=\frac{−\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{569}}}{\mathrm{142}},\:\left[\because\:\mathrm{0}<\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}<\mathrm{1}\right] \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{y}=\frac{\mathrm{142}}{\mathrm{143}−\sqrt{\mathrm{569}}} \\ $$$$\mathrm{we}\:\mathrm{get}:\:\mathrm{M}=\frac{\mathrm{71}\left(\frac{\mathrm{142}}{\mathrm{143}−\sqrt{\mathrm{569}}}\right)}{\frac{\mathrm{142}}{\mathrm{143}−\sqrt{\mathrm{569}}}−\mathrm{1}}=\frac{\mathrm{71}×\mathrm{142}}{\mathrm{142}−\left(\mathrm{143}−\sqrt{\mathrm{569}}\right)}=\frac{\mathrm{10082}}{\:\sqrt{\mathrm{569}}−\mathrm{1}} \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{1}+\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{y}}+\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{y}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{16}}{\mathrm{y}^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{y}^{\mathrm{4}} }+…=\frac{\mathrm{5041}\left(\sqrt{\mathrm{569}}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{284}} \\ $$
Commented by Tawa11 last updated on 23/Oct/21
$$\mathrm{Great}\:\mathrm{sir} \\ $$
Commented by FongXD last updated on 23/Oct/21
$$\mathrm{Thanks},\:\mathrm{sir} \\ $$
Answered by qaz last updated on 23/Oct/21
$$\underset{\mathrm{n}=\mathrm{0}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\mathrm{2n}+\mathrm{1}}{\mathrm{y}^{\mathrm{n}} }\:\:\:\:\:\:\:\:,\left(\mid\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}\mid<\mathrm{1}\right) \\ $$$$=\left(\mathrm{2xD}+\mathrm{1}\right)\mid_{\mathrm{x}=\mathrm{1}/\mathrm{y}} \frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}−\mathrm{x}} \\ $$$$=\left[\frac{\mathrm{1}+\mathrm{x}}{\left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)^{\mathrm{2}} }\right]_{\mathrm{x}=\mathrm{1}/\mathrm{y}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{y}\left(\mathrm{1}+\mathrm{y}\right)}{\left(\mathrm{1}−\mathrm{y}\right)^{\mathrm{2}} }=\mathrm{71} \\ $$$$\Rightarrow\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{y}}=\frac{\mathrm{140}}{\mathrm{143}+\sqrt{\mathrm{569}}} \\ $$$$\underset{\mathrm{n}=\mathrm{0}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{y}^{\mathrm{n}} } \\ $$$$=\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \mathrm{D}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3xD}+\mathrm{1}\right)\mid_{\mathrm{x}=\mathrm{1}/\mathrm{y}} \frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}−\mathrm{x}} \\ $$$$=\left[\frac{\mathrm{2x}^{\mathrm{2}} }{\left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{3x}}{\left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}−\mathrm{x}}\right]_{\mathrm{x}=\mathrm{1}/\mathrm{y}} \\ $$$$=\left[\frac{\mathrm{2x}^{\mathrm{2}} }{\left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{x}}{\left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}+\mathrm{x}}{\left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)^{\mathrm{2}} }\right]_{\mathrm{x}=\mathrm{1}/\mathrm{y}} \\ $$$$=\left[\frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{x}}{\left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)^{\mathrm{3}} }\right]_{\mathrm{x}=\mathrm{1}/\mathrm{y}} +\mathrm{71} \\ $$$$=\mathrm{71}\left[\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{1}−\mathrm{x}}\right]_{\mathrm{x}=\mathrm{1}/\mathrm{y}} +\mathrm{71} \\ $$$$=\frac{\mathrm{71}}{\mathrm{4}}\left(\sqrt{\mathrm{569}}+\mathrm{1}\right) \\ $$
Commented by tounghoungko last updated on 24/Oct/21
$${thx} \\ $$