Question Number 37269 by abdo.msup.com last updated on 11/Jun/18
$${let}\:{f}\left({x}\right)=\:{e}^{−\mathrm{2}{x}} {ln}\left(\mathrm{1}+{x}\right) \\ $$$${developp}\:{f}\:{at}\:{integr}\:{serie}\:. \\ $$
Commented by prof Abdo imad last updated on 24/Jun/18
$${f}^{\left({n}\right)} \left({x}\right)=\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}} \left({ln}\left(\mathrm{1}+{x}\right)\right)^{\left({k}\right)} \left({e}^{−\mathrm{2}{x}} \right)^{\left({n}−{k}\right)} \:{but} \\ $$$$\left({e}^{−\mathrm{2}{x}} \right)^{\left({p}\right)} =\left(−\mathrm{2}\right)^{{p}} \:{e}^{−\mathrm{2}{x}} \\ $$$${ln}\left(\mathrm{1}+{x}\right)^{\left(\mathrm{1}\right)} =\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}+{x}}\:\Rightarrow\left({ln}\left(\mathrm{1}+{x}\right)\right)^{\left({p}\right)} =\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{p}−\mathrm{1}} \left({p}−\mathrm{1}\right)!}{\left(\mathrm{1}+{x}\right)^{{p}} } \\ $$$${f}^{\left({n}\right)} \left({x}\right)=\left(−\mathrm{2}\right)^{{n}} \:{e}^{−\mathrm{2}{x}} {ln}\left(\mathrm{1}+{x}\right) \\ $$$$+\sum_{{k}=\mathrm{1}} ^{{n}} \:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{k}−\mathrm{1}} \left({k}−\mathrm{1}\right)!}{\left(\mathrm{1}+{x}\right)^{{k}} }\:\left(−\mathrm{2}\right)^{{n}−{k}} \:{e}^{−\mathrm{2}{x}} \:\Rightarrow \\ $$$${f}^{\left({n}\right)} \left(\mathrm{0}\right)\:=\sum_{{k}=\mathrm{1}} ^{{n}} \left(−\mathrm{1}\right)^{{k}−\mathrm{1}} \left({k}−\mathrm{1}\right)!\left(−\mathrm{2}\right)^{{n}−{k}} \\ $$$$=\left(−\mathrm{2}\right)^{{n}} \:\sum_{{k}=\mathrm{1}} ^{{n}} \left(−\mathrm{1}\right)^{{k}−\mathrm{1}} \left({k}−\mathrm{1}\right)!\left(−\mathrm{2}\right)^{−{k}} \:. \\ $$$${f}\left({x}\right)=\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\:\frac{{f}^{\left({n}\right)} \left(\mathrm{0}\right)}{{n}!}\:{x}^{{n}} \\ $$$$=\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\:\frac{\left(−\mathrm{2}\right)^{{n}} }{{n}!}\left\{\sum_{{k}=\mathrm{1}} ^{{n}} \left(−\mathrm{1}\right)^{{k}−\mathrm{1}} \left({k}−\mathrm{1}\right)!\left(−\mathrm{2}\right)^{−{k}} \right\}{x}^{{n}} \\ $$
Commented by prof Abdo imad last updated on 24/Jun/18
$${another}\:{way}\:{but}\:{easy}\:\:{we}\:{have} \\ $$$${e}^{−\mathrm{2}{x}} =\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\:\frac{\left(−\mathrm{2}{x}\right)^{{n}} }{{n}!}\:\:{and} \\ $$$${ln}^{'} \left(\mathrm{1}+{x}\right)=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}+{x}}\:=\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} {x}^{{n}} \:\:{with}\:\mid{x}\mid<\mathrm{1}\Rightarrow \\ $$$${ln}\left(\mathrm{1}+{x}\right)=\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}+\mathrm{1}}{x}^{{n}+\mathrm{1}} \:+{c}\:\left({c}=\mathrm{0}\right) \\ $$$$=\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}−\mathrm{1}} }{{n}}\:{x}^{{n}} \:\Rightarrow \\ $$$${f}\left({x}\right)=\left(\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{2}\right)^{{n}} }{{n}!}{x}^{{n}} \right)\:\left(\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}−\mathrm{1}} }{{n}}{x}^{{n}} \right) \\ $$$$=\left(\mathrm{1}+\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\:\frac{\left(−\mathrm{2}\right)^{{n}} }{{n}!}{x}^{{n}} \right)\left(\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}−\mathrm{1}} }{{n}}{x}^{{n}} \right) \\ $$$$=\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}−\mathrm{1}} }{{n}}{x}^{{n}} \:\:+\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:{c}_{{n}} {x}^{{n}} \:\:{with} \\ $$$${c}_{{n}} =\:\sum_{{i}+{j}={n}} {a}_{{i}} \:{b}_{{j}} \:\:=\sum_{{i}+{j}={n}} \:\frac{\left(−\mathrm{2}\right)^{{i}} }{{i}!}\:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{j}−\mathrm{1}} }{{j}} \\ $$$$=\sum_{{i}=\mathrm{1}} ^{{n}−\mathrm{1}} \:\:{a}_{{i}} {b}_{{n}−{i}} \:=\sum_{{i}=\mathrm{1}} ^{{n}−\mathrm{1}} \:\:\:\frac{\left(−\mathrm{2}\right)^{{i}} }{{i}!}\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}−{i}−\mathrm{1}} }{{n}−{i}} \\ $$