Question Number 159080 by qaz last updated on 12/Nov/21
$$\underset{\mathrm{n}=\mathrm{0}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{n}!\left(\mathrm{n}^{\mathrm{4}} +\mathrm{n}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)}=? \\ $$
Answered by mindispower last updated on 13/Nov/21
$$=\underset{{n}\geqslant\mathrm{0}} {\sum}\frac{\mathrm{1}}{{n}!\left({n}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}−{n}\right)\left({n}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}+{n}\right)} \\ $$$$=\underset{{n}\geqslant\mathrm{0}} {\sum}\frac{\mathrm{1}}{{n}!}\left(\frac{{an}+{b}}{{n}^{\mathrm{2}} −{n}+\mathrm{1}}+\frac{{cn}+{d}}{{n}^{\mathrm{2}} +{n}+\mathrm{1}}\right) \\ $$$${a}+{c}=\mathrm{0},{b}+{d}=\mathrm{1},\left({a}+{b}−{c}+{d}\right)=\mathrm{0},{a}−{c}=−\mathrm{1} \\ $$$${a}=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}},{c}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}={b}={d} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}.\underset{{n}\geqslant\mathrm{0}} {\sum}\frac{\mathrm{1}}{{n}!}\left(.\frac{−{n}+\mathrm{1}}{{n}^{\mathrm{2}} −{n}+\mathrm{1}}+\frac{{n}+\mathrm{1}}{{n}^{\mathrm{2}} +{n}+\mathrm{1}}\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}.\underset{{n}\geqslant\mathrm{0}} {\sum}.\frac{\mathrm{1}}{{n}!}\left(−\frac{{n}}{{n}^{\mathrm{2}} −{n}+\mathrm{1}}+\frac{\mathrm{1}}{{n}^{\mathrm{2}} +{n}+\mathrm{1}}\right)\: \\ $$$$=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\underset{{n}\geqslant\mathrm{1}} {\sum}\frac{\mathrm{1}}{\left({n}−\mathrm{1}\right)!\left({n}^{\mathrm{2}} −{n}+\mathrm{1}\right)_{} }\mid_{={U}_{{n}} } +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\underset{{n}\geqslant\mathrm{0}} {\sum}\frac{\mathrm{1}}{{n}!\left({n}^{\mathrm{2}} +{n}+\mathrm{1}\right)}, \\ $$$$+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\underset{{n}\geqslant\mathrm{0}} {\sum}\frac{\mathrm{1}}{{n}!}\left(\frac{\mathrm{1}}{{n}^{\mathrm{2}} −{n}+\mathrm{1}}+\frac{{n}}{{n}^{\mathrm{2}} +{n}+\mathrm{1}}\right) \\ $$$$=\left\{−\underset{{n}\geqslant\mathrm{1}} {\sum}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{U}_{{n}} +\underset{{n}\geqslant\mathrm{0}} {\sum}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{U}_{{n}+\mathrm{1}} \right\}_{=\mathrm{0}} +\underset{{n}\geqslant\mathrm{0}} {\sum}\frac{\mathrm{1}}{{n}!\left({n}^{\mathrm{2}} −{n}+\mathrm{1}\right)}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\underset{{n}\geqslant\mathrm{0}} {\sum}\frac{{n}}{{n}!\left({n}^{\mathrm{2}} +{n}+\mathrm{1}\right)} \\ $$$$\frac{{n}}{{n}!\left({n}^{\mathrm{2}} +{n}+\mathrm{1}\right)}=\frac{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)}{\left({n}+\mathrm{1}\right)!\left({n}^{\mathrm{2}} +{n}+\mathrm{1}\right)}=\frac{\mathrm{1}}{\left({n}+\mathrm{1}\right)!}−\frac{\mathrm{1}}{\left({n}+\mathrm{1}\right)!\left({n}^{\mathrm{2}} +{n}+\mathrm{1}\right)} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left\{\underset{{n}\geqslant\mathrm{0}} {\sum}\frac{\mathrm{1}}{{n}!\left({n}^{\mathrm{2}} −{n}+\mathrm{1}\right)_{.={V}_{{n}} } }+\underset{{n}\geqslant\mathrm{0}} {\sum}\frac{\mathrm{1}}{\left({n}+\mathrm{1}\right)!}−\frac{\mathrm{1}}{\left({n}+\mathrm{1}\right)!\left({n}^{\mathrm{2}} +{n}+\mathrm{1}\right)}\right\} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\underset{{n}\geqslant\mathrm{0}} {\sum}{V}_{{n}} −\underset{{n}\geqslant\mathrm{0}} {\sum}{V}_{{n}+\mathrm{1}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\underset{{n}\geqslant\mathrm{0}} {\sum}\frac{\mathrm{1}}{\left({n}+\mathrm{1}\right)!}=\frac{{V}_{\mathrm{0}} }{\mathrm{2}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left({e}−\mathrm{1}\right) \\ $$$${V}_{\mathrm{0}} =\mathrm{1} \\ $$$${S}=\frac{{e}}{\mathrm{2}} \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$
Commented by Tawa11 last updated on 13/Nov/21
$$\mathrm{Great}\:\mathrm{sir} \\ $$
Commented by mindispower last updated on 16/Nov/21
$${thank}\:{you}\:{sir} \\ $$$${have}\:\:{nice}\:{day} \\ $$