Question Number 34734 by mondodotto@gmail.com last updated on 10/May/18
$$\boldsymbol{\mathrm{given}}\:\boldsymbol{\mathrm{the}}\:\boldsymbol{\mathrm{sum}}\:\boldsymbol{\mathrm{of}}\:\boldsymbol{\mathrm{the}}\:\boldsymbol{\mathrm{first}}\:\boldsymbol{\mathrm{n}}\:\boldsymbol{\mathrm{terms}}\: \\ $$$$\boldsymbol{\mathrm{of}}\:\boldsymbol{\mathrm{an}}\:\boldsymbol{\mathrm{AP}}\:\boldsymbol{\mathrm{is}}\:\boldsymbol{{x}}^{\mathrm{2}} \:\boldsymbol{\mathrm{the}}\:\boldsymbol{\mathrm{sum}}\:\boldsymbol{\mathrm{of}} \\ $$$$\boldsymbol{\mathrm{the}}\:\boldsymbol{\mathrm{first}}\:\mathrm{2}\boldsymbol{\mathrm{n}}\:\boldsymbol{\mathrm{terms}}\:\boldsymbol{\mathrm{of}}\:\boldsymbol{\mathrm{the}}\:\boldsymbol{\mathrm{same}}\:\boldsymbol{\mathrm{AP}}\:\boldsymbol{\mathrm{is}}\:\boldsymbol{{x}}^{\mathrm{2}} +\boldsymbol{{x}} \\ $$$$\boldsymbol{\mathrm{show}}\:\boldsymbol{\mathrm{that}}\:\boldsymbol{\mathrm{the}}\:\boldsymbol{\mathrm{sum}}\:\boldsymbol{\mathrm{of}}\:\boldsymbol{\mathrm{the}}\:\boldsymbol{\mathrm{first}}\:\mathrm{4}\boldsymbol{\mathrm{n}}\:\boldsymbol{\mathrm{terms}}\:\mathrm{is} \\ $$$$\mathrm{4}\boldsymbol{{x}}^{\mathrm{2}} −\mathrm{8}\boldsymbol{{x}}+\mathrm{4} \\ $$
Commented by abdo mathsup 649 cc last updated on 11/May/18
$${if}\:{the}\:{first}\:{term}\:{is}\:{u}_{\mathrm{1}} \:{we}\:{have} \\ $$$$\sum_{{k}=\mathrm{1}} ^{{n}} {u}_{{k}} \:\:={x}^{\mathrm{2}} \:\:\Rightarrow\frac{{n}}{\mathrm{2}}\left(\:{u}_{\mathrm{1}} \:\:+{u}_{{n}} \right)={x}^{\mathrm{2}} \:\Rightarrow \\ $$$${u}_{\mathrm{1}} \:+{u}_{{n}} =\:\frac{\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} }{{n}}\:\Rightarrow\:{u}_{\mathrm{1}} \:+\left({n}−\mathrm{1}\right){r}\:=\:\frac{\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} }{{n}}\:\Rightarrow \\ $$$$\left({n}−\mathrm{1}\right){r}\:=\:\frac{\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} }{{n}}\:−{u}_{\mathrm{1}} \:\Rightarrow\:{r}=\:\frac{\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} \:−{nu}_{\mathrm{1}} }{{n}−\mathrm{1}} \\ $$$${r}\:\:{depends}\:{on}\:{n}\:\:{r}\:{is}\:{not}\:{constant}\:\:{the}\:{Q}.{contain} \\ $$$${a}\:{error}…. \\ $$
Answered by Rasheed.Sindhi last updated on 10/May/18
$${a}:\:\mathrm{first}\:\mathrm{term},\:{d}:\mathrm{common}\:\mathrm{difference} \\ $$$$\mathrm{Sum}\:\mathrm{of}\:\mathrm{n}\:\mathrm{terms}: \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\frac{{n}}{\mathrm{2}}\left[\mathrm{2}{a}+\overline {\:{n}−\mathrm{1}\:}{d}\right]={x}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{2}{an}+\:{n}\left({n}−\mathrm{1}\right){d}=\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} ….\mathrm{I} \\ $$$$\mathrm{Sum}\:\mathrm{of}\:\mathrm{2n}\:\mathrm{terms}: \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\frac{\mathrm{2}{n}}{\mathrm{2}}\left[\mathrm{2}{a}+\overline {\:\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}\:}{d}\right]={x}^{\mathrm{2}} +{x} \\ $$$$\left.\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{2}{an}+\:{n}\left(\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}\right)\:{d}\right]={x}^{\mathrm{2}} +{x}…\mathrm{II} \\ $$$$\:\mathrm{I}−\mathrm{II}:\:\left[{n}\left({n}−\mathrm{1}\right)−{n}\left(\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}\right)\right]{d}={x}^{\mathrm{2}} −{x}\:\:\:\:\:\:\: \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:{n}\left({n}−\mathrm{1}−\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right){d}={x}^{\mathrm{2}} −{x}\:\:\:\:\:\:\: \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:{n}\left(−{n}\right){d}={x}^{\mathrm{2}} −{x}\:\:\:\:\:\:\: \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:−{n}^{\mathrm{2}} {d}={x}^{\mathrm{2}} −{x}\:\:\:\:\:\:\: \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:{d}=\frac{{x}−{x}^{\mathrm{2}} }{{n}^{\mathrm{2}} } \\ $$$$\:\:\:\frac{{n}}{\mathrm{2}}\left[\mathrm{2}{a}+\overline {\:{n}−\mathrm{1}\:}{d}\right]={x}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\Rightarrow{n}\left[\mathrm{2}{a}+\:\left({n}−\mathrm{1}\right)\left(\frac{{x}−{x}^{\mathrm{2}} }{{n}^{\mathrm{2}} }\right)\right]=\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{2}{an}=\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} −\frac{{n}−\mathrm{1}}{{n}^{\mathrm{2}} }\left({x}−{x}^{\mathrm{2}} \right) \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:{a}=\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{{n}}−\frac{{n}−\mathrm{1}}{\mathrm{2}{n}^{\mathrm{3}} }\left({x}−{x}^{\mathrm{2}} \right) \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:{a}=\frac{\mathrm{2}{n}^{\mathrm{2}} {x}^{\mathrm{2}} −\left({n}−\mathrm{1}\right)\left({x}−{x}^{\mathrm{2}} \right)}{\mathrm{2}{n}^{\mathrm{3}} } \\ $$$$\mathrm{Sum}\:\mathrm{of}\:\mathrm{4n}\:\mathrm{terms}: \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\frac{\mathrm{4n}}{\mathrm{2}}\left[\mathrm{2}{a}+\left(\mathrm{4}{n}−\mathrm{1}\right){d}\right] \\ $$$$\:\:\:\:\:=\:\mathrm{2}{n}\left[\mathrm{2}\left(\frac{\mathrm{2}{n}^{\mathrm{2}} {x}^{\mathrm{2}} −\left({n}−\mathrm{1}\right)\left({x}−{x}^{\mathrm{2}} \right)}{\mathrm{2}{n}^{\mathrm{3}} }\right)+\left(\mathrm{4}{n}−\mathrm{1}\right)\left(\frac{{x}−{x}^{\mathrm{2}} }{{n}^{\mathrm{2}} }\right)\right] \\ $$$$\:\:\:\:\:=\:\mathrm{2}\left(\frac{\mathrm{2}{n}^{\mathrm{2}} {x}^{\mathrm{2}} −\left({n}−\mathrm{1}\right)\left({x}−{x}^{\mathrm{2}} \right)}{{n}^{\mathrm{2}} }\right)+\mathrm{2}{n}\left(\mathrm{4}{n}−\mathrm{1}\right)\left(\frac{{x}−{x}^{\mathrm{2}} }{{n}^{\mathrm{2}} }\right) \\ $$$$\:\:\:\:\:=\:\mathrm{2}\left(\frac{\mathrm{2}{n}^{\mathrm{2}} {x}^{\mathrm{2}} −\left({n}−\mathrm{1}\right)\left({x}−{x}^{\mathrm{2}} \right)+\mathrm{2}{n}\left(\mathrm{4}{n}−\mathrm{1}\right)\left({x}−{x}^{\mathrm{2}} \right)}{{n}^{\mathrm{2}} }\right) \\ $$$$\:\:\:\:\:=\:\frac{\mathrm{4}{n}^{\mathrm{2}} {x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}\left({n}−\mathrm{1}\right)\left({x}−{x}^{\mathrm{2}} \right)+\mathrm{4}{n}\left(\mathrm{4}{n}−\mathrm{1}\right)\left({x}−{x}^{\mathrm{2}} \right)}{{n}^{\mathrm{2}} } \\ $$$$\:\:\:\:\:=\:\frac{\mathrm{4}{n}^{\mathrm{2}} {x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{nx}+\mathrm{2}{nx}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{16}{n}^{\mathrm{2}} {x}−\mathrm{16}{n}^{\mathrm{2}} {x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{nx}+\mathrm{4}{nx}^{\mathrm{2}} }{{n}^{\mathrm{2}} } \\ $$$$\mathrm{The}\:\mathrm{answer}\:\mathrm{is}\:\mathrm{not}\:\mathrm{free}\:\mathrm{of}\:\mathrm{n} \\ $$$$\mathrm{Perhsps}\:\mathrm{there}'\mathrm{s}\:\mathrm{an}\:\mathrm{error}… \\ $$$$\mathrm{Can}\:\mathrm{you}\:\mathrm{check}\:\mathrm{my}\:\mathrm{solution}. \\ $$$${Continue} \\ $$
Commented by mondodotto@gmail.com last updated on 10/May/18
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