Question Number 153704 by mathdanisur last updated on 09/Sep/21
Commented by mathdanisur last updated on 09/Sep/21
$$\mathrm{p}_{\boldsymbol{\mathrm{k}}} \:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}+\mathrm{x}+\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +…+\mathrm{x}^{\mathrm{2021}} }\:=\:\frac{\mathrm{1}\:-\:\mathrm{x}}{\mathrm{1}\:-\:\mathrm{x}^{\boldsymbol{\mathrm{k}}+\mathrm{1}} } \\ $$$$\:\:\:\:\:\:=\:\frac{\mathrm{1}\:-\:\mathrm{x}}{\mathrm{1}\:-\:\mathrm{x}^{\boldsymbol{\mathrm{k}}+\mathrm{1}} } \\ $$$$\:\:\:\:\:=\:\left(\mathrm{1}\:-\:\mathrm{x}\right)\left(\mathrm{1}\:+\:\frac{\mathrm{x}^{\boldsymbol{\mathrm{k}}+\mathrm{1}} }{\mathrm{1}\:-\:\mathrm{x}^{\boldsymbol{\mathrm{k}}+\mathrm{1}} }\right) \\ $$$$\:\:\:\:\:=\:\frac{\mathrm{2020}}{\mathrm{2021}}\:\left(\mathrm{1}\:+\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{\boldsymbol{\mathrm{k}}+\mathrm{1}} \:-\:\mathrm{1}}\right) \\ $$$$\Rightarrow\underset{\boldsymbol{\mathrm{k}}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2021}} {\sum}}\mathrm{p}_{\boldsymbol{\mathrm{k}}} \:=\:\frac{\mathrm{2020}}{\mathrm{2021}}\:\left(\mathrm{2021}\:+\:\boldsymbol{\alpha}\right) \\ $$$$\blacktriangle\:\boldsymbol{\alpha}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{\mathrm{2}} \:-\:\mathrm{1}}\:+\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{\mathrm{3}} \:-\:\mathrm{1}}\:+\:…\:+\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{\mathrm{2022}} \:-\:\mathrm{1}}\:<\:\frac{\mathrm{2021}}{\mathrm{2021}^{\mathrm{2}} \:-\:\mathrm{1}}\:=\:\boldsymbol{\beta}\:\rightarrow\:\mathrm{say} \\ $$$$\Rightarrow\underset{\boldsymbol{\mathrm{k}}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2021}} {\sum}}\mathrm{p}_{\boldsymbol{\mathrm{k}}} \:=\:\mathrm{2020}\:+\:\frac{\mathrm{2020}}{\mathrm{2021}}\:\boldsymbol{\beta}\:=\:\mathrm{2020}\:\blacktriangle \\ $$
Answered by mr W last updated on 09/Sep/21
$$\mathrm{1}+{x}+{x}^{\mathrm{2}} +…+{x}^{{n}} =\frac{\mathrm{1}β{x}^{{n}+\mathrm{1}} }{\mathrm{1}β{x}} \\ $$$${A}=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2021}} {\sum}}\frac{\mathrm{1}β{x}}{\mathrm{1}β{x}^{{n}+\mathrm{1}} }=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2021}} {\sum}}\frac{\frac{\mathrm{1}}{{x}^{{n}+\mathrm{1}} }β\frac{\mathrm{1}}{{x}^{{n}} }}{\frac{\mathrm{1}}{{x}^{{n}+\mathrm{1}} }β\mathrm{1}} \\ $$$$=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2021}} {\sum}}\frac{\mathrm{2021}^{{n}+\mathrm{1}} β\mathrm{2021}^{{n}} }{\mathrm{2021}^{{n}+\mathrm{1}} β\mathrm{1}} \\ $$$$=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2021}} {\sum}}\left[\mathrm{1}β\frac{\mathrm{2021}^{{n}} β\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{{n}+\mathrm{1}} β\mathrm{1}}\right] \\ $$$$=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2021}} {\sum}}\left[\mathrm{1}β\frac{\mathrm{1}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{{n}} }}{\mathrm{2021}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{{n}} }}\right] \\ $$$$=\mathrm{2021}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}}\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2021}} {\sum}}\left[\frac{\mathrm{1}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{{n}} }}{\mathrm{1}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{{n}+\mathrm{1}} }}\right] \\ $$$$\mathrm{0}<\frac{\mathrm{1}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{{n}} }}{\mathrm{1}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{{n}+\mathrm{1}} }}<\frac{\mathrm{1}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{{n}} }}{\mathrm{1}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{{n}} }}=\mathrm{1} \\ $$$$\mathrm{0}<\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2021}} {\sum}}\frac{\mathrm{1}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{{n}} }}{\mathrm{1}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{{n}+\mathrm{1}} }}<\mathrm{2021}Γ\mathrm{1}=\mathrm{2021} \\ $$$$\mathrm{0}<\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}}\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2021}} {\sum}}\frac{\mathrm{1}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{{n}} }}{\mathrm{1}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{{n}+\mathrm{1}} }}<\mathrm{1} \\ $$$${A}=\mathrm{2021}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}}\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2021}} {\sum}}\left[\frac{\mathrm{1}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{{n}} }}{\mathrm{1}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{{n}+\mathrm{1}} }}\right]<\mathrm{2021} \\ $$$${A}=\mathrm{2021}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}}\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2021}} {\sum}}\left[\frac{\mathrm{1}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{{n}} }}{\mathrm{1}β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2021}^{{n}+\mathrm{1}} }}\right]>\mathrm{2021}β\mathrm{1}=\mathrm{2020} \\ $$$$ \\ $$$$\Rightarrow{integer}\:{part}\:{of}\:{A}\:{is}\:\mathrm{2020}. \\ $$
Commented by mathdanisur last updated on 09/Sep/21
$$\mathrm{Very}\:\mathrm{nice}\:\mathrm{solution},\:\mathrm{thank}\:\mathrm{you}\:\mathrm{Ser} \\ $$