Question Number 107673 by qwerty111 last updated on 12/Aug/20
Answered by Her_Majesty last updated on 12/Aug/20
$$=\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}\left(\mathrm{2}^{\mathrm{2}{k}} +\mathrm{2}^{−\mathrm{2}{k}} +\mathrm{2}\right)=\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}\mathrm{4}^{{k}} +\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}^{{k}} }+\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}\mathrm{2}= \\ $$$$=\frac{\mathrm{4}^{{n}+\mathrm{1}} −\mathrm{4}}{\mathrm{3}}+\frac{\mathrm{4}^{{n}} −\mathrm{1}}{\mathrm{3}×\mathrm{4}^{{n}} }+\mathrm{2}{n}= \\ $$$$=\frac{\mathrm{4}^{{n}+\mathrm{1}} −\mathrm{4}^{−{n}} }{\mathrm{3}}+\mathrm{2}{n}−\mathrm{1} \\ $$
Answered by Dwaipayan Shikari last updated on 12/Aug/20
$$\left(\mathrm{2}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}^{\mathrm{2}} +\mathrm{8}^{\mathrm{2}} +…+{n}\right)+\left(\mathrm{2}+\mathrm{2}+\mathrm{2}+..+{n}\right)+\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{16}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{64}}+…{n}\right) \\ $$$$\mathrm{4}.\frac{\mathrm{4}^{{n}} −\mathrm{1}}{\mathrm{3}}+\mathrm{2}{n}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}.\frac{\mathrm{1}−\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right)^{{n}} }{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}} \\ $$$$\mathrm{4}.\frac{\mathrm{4}^{{n}} −\mathrm{1}}{\mathrm{3}}+\mathrm{2}{n}+\frac{\mathrm{1}−\mathrm{4}^{−{n}} }{\mathrm{3}} \\ $$
Commented by Her_Majesty last updated on 12/Aug/20
$${yes}\:{now}\:{it}'{s}\:{the}\:{same}\:{as}\:{my}\:{solution} \\ $$
Answered by 1549442205PVT last updated on 12/Aug/20
$$\left(\mathrm{2}^{\mathrm{n}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{\mathrm{n}} }\right)^{\mathrm{2}} =\mathrm{4}^{\mathrm{n}} +\mathrm{2}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}^{\mathrm{n}} }.\mathrm{Therefore}, \\ $$$$\underset{\mathrm{k}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{n}} {\sum}}\left(\mathrm{2}^{\mathrm{n}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{\mathrm{n}} }\right)^{\mathrm{2}} =\mathrm{2n}+\underset{\mathrm{k}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{n}} {\Sigma}}\mathrm{4}^{\mathrm{n}} +\underset{\mathrm{k}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{n}} {\Sigma}}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}^{\mathrm{n}} } \\ $$$$=\mathrm{4}.\frac{\mathrm{4}^{\mathrm{n}} −\mathrm{1}}{\mathrm{4}−\mathrm{1}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}.\frac{\mathrm{1}−\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right)^{\mathrm{n}} }{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}}=\mathrm{2n}+\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{4}^{\mathrm{n}} −\mathrm{1}\right) \\ $$$$+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left[\mathrm{1}−\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right)^{\boldsymbol{\mathrm{n}}} \right]=\mathrm{2}\boldsymbol{\mathrm{n}}−\mathrm{1}+\frac{\mathrm{4}^{\boldsymbol{\mathrm{n}}+\mathrm{1}} }{\mathrm{3}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}.\mathrm{4}^{\:\boldsymbol{\mathrm{n}}} } \\ $$