Question Number 106379 by Algoritm last updated on 04/Aug/20
Answered by mr W last updated on 04/Aug/20
$$\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}−{x}}=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}{x}^{{n}+\mathrm{1}} \:\:{for}\:\mid{x}\mid<\mathrm{1} \\ $$$$\frac{\mathrm{2}{x}}{\mathrm{1}−{x}}+\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{\mathrm{2}} }=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\left({n}+\mathrm{1}\right){x}^{{n}} \\ $$$$\frac{\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}−{x}}+\frac{{x}^{\mathrm{3}} }{\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{\mathrm{2}} }=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\left({n}+\mathrm{1}\right){x}^{{n}+\mathrm{1}} \\ $$$$\frac{\mathrm{4}{x}}{\mathrm{1}−{x}}+\frac{\mathrm{5}{x}^{\mathrm{2}} }{\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{2}{x}^{\mathrm{3}} }{\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{\mathrm{3}} }=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\left({n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} {x}^{{n}} \\ $$$$\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{1}−{x}}+\frac{\mathrm{14}{x}}{\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{16}{x}^{\mathrm{2}} }{\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{6}{x}^{\mathrm{3}} }{\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{\mathrm{4}} }=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} {x}^{{n}−\mathrm{1}} \\ $$$$\frac{\mathrm{4}{x}}{\mathrm{1}−{x}}+\frac{\mathrm{14}{x}^{\mathrm{2}} }{\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{16}{x}^{\mathrm{3}} }{\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{6}{x}^{\mathrm{4}} }{\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{\mathrm{4}} }=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} {x}^{{n}} \\ $$$${set}\:{x}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{10}}<\mathrm{1} \\ $$$$\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{9}}+\frac{\mathrm{14}}{\mathrm{9}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{16}}{\mathrm{9}^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{6}}{\mathrm{9}^{\mathrm{4}} }=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{10}^{{n}} } \\ $$$$\frac{\mathrm{6}+\mathrm{16}×\mathrm{9}+\mathrm{14}×\mathrm{9}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}×\mathrm{9}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{9}^{\mathrm{4}} }=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{10}^{{n}} } \\ $$$$\Rightarrow\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{10}^{{n}} }=\frac{\mathrm{1400}}{\mathrm{2187}} \\ $$
Commented by Algoritm last updated on 05/Aug/20
$$\mathrm{thank}\:\mathrm{you} \\ $$