Question Number 26997 by abdo imad last updated on 01/Jan/18
$${let}\:{give}\:\xi\:\in\mathbb{C}\:{and}\:\xi^{{n}} =\mathrm{1}\:\left(\xi\:{is}\:{the}\:{n}^{{me}} \:{root}\:{of}\:\mathrm{1}\right) \\ $$$${simplify}\:\:{A}=\:\mathrm{1}+\xi^{{p}} +\xi^{\mathrm{2}{p}} +…\:+\xi^{\left({n}−\mathrm{1}\right){p}} \\ $$$${and}\:{B}=\:\mathrm{1}+\mathrm{2}\xi\:+\mathrm{3}\xi^{\mathrm{2}} +…+{n}\xi^{{n}−\mathrm{1}} . \\ $$
Commented by prakash jain last updated on 01/Jan/18
$${A}=\frac{\xi^{{np}} −\mathrm{1}}{\xi^{{p}} −\mathrm{1}}=\frac{\left(\xi^{{n}} \right)^{{p}} −\mathrm{1}}{\xi^{{p}} −\mathrm{1}}=\mathrm{0}\:\mathrm{if}\:\xi^{{p}} \neq\mathrm{1} \\ $$$${A}={n}\:\mathrm{if}\:\xi^{{p}} =\mathrm{1} \\ $$
Commented by abdo imad last updated on 02/Jan/18
$${value}\:{of}\:{A} \\ $$$${if}\:\xi^{{p}} =\mathrm{1}\:\:{A}=\:{n} \\ $$$${if}\:\xi^{{p}} \neq\mathrm{1}\:\:{A}=\:\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}−\mathrm{1}} \:\xi^{{kp}} \:=\:\frac{\mathrm{1}−\:\left(\xi^{{p}} \right)^{{n}} }{\mathrm{1}−\xi^{{p}} } \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}−\left(\xi^{{n}} \right)^{{p}} }{\mathrm{1}−\xi^{{p}} }\:=\mathrm{0} \\ $$$${value}\:{of}\:{B} \\ $$$${if}\:\xi=\mathrm{1}\:\:\:{B}=\mathrm{1}+\mathrm{2}+\mathrm{3}+….+{n}\:=\frac{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}} \\ $$$${if}\:\xi\neq\mathrm{1}\:\:{B}=\:{p}\left({x}\right)\:{with}\:\:{p}\left({x}\right)=\:\mathrm{1}+\mathrm{2}{x}\:+\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} +….+{nx}^{{n}−\mathrm{1}} \\ $$$${and}\:{x}\neq\mathrm{1}\:{we}\:{have} \\ $$$$\int{p}\left({x}\right){dx}=\:{x}\:+{x}^{\mathrm{2}} +{x}^{\mathrm{3}} \:+….+{x}^{{n}} \:+\lambda \\ $$$$\lambda={p}\left(\mathrm{0}\right)=\mathrm{1}\Rightarrow{p}\left({x}\right)=\:\mathrm{1}+{x}+{x}^{\mathrm{2}} +…+{x}^{{n}} \\ $$$$=\frac{{x}^{{n}+\mathrm{1}} −\mathrm{1}}{{x}−\mathrm{1}}\:\:\:\Rightarrow{p}\left({x}\right)=\frac{{d}}{{dx}}\left(\frac{{x}^{{n}+\mathrm{1}} −\mathrm{1}}{{x}−\mathrm{1}}\right) \\ $$$$=\frac{\left({n}+\mathrm{1}\right){x}^{{n}} \left({x}−\mathrm{1}\right)−\left({x}^{{n}+\mathrm{1}} −\mathrm{1}\right)}{\left({x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\frac{\left({n}+\mathrm{1}\right){x}^{{n}+\mathrm{1}} −\left({n}+\mathrm{1}\right){x}^{{n}} \:−{x}^{{n}+\mathrm{1}} +\mathrm{1}}{\left({x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\frac{{nx}^{{n}+\mathrm{1}} −\left({n}+\mathrm{1}\right){x}^{{n}} +\mathrm{1}}{\left({x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}\:} }\:{and}\:{with}\:\xi^{{n}} =\mathrm{1} \\ $$$${B}={p}\left(\xi\right)=\:\frac{{n}\xi^{{n}+\mathrm{1}} −\left({n}+\mathrm{1}\right)\xi\:+\mathrm{1}}{\left(\xi−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$${B}=\:\frac{{n}\xi\:−{n}\xi\:+\mathrm{1}−\xi}{\left(\mathrm{1}−\xi\right)^{\mathrm{2}} }\:\Rightarrow{B}=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}−\xi}\:. \\ $$$$ \\ $$
Commented by abdo imad last updated on 01/Jan/18
$${if}\:\xi=\mathrm{1}\:\:{B}=\frac{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}}\:. \\ $$