Question Number 154292 by mnjuly1970 last updated on 16/Sep/21
Answered by ARUNG_Brandon_MBU last updated on 16/Sep/21
$${S}=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{{n}}{\mathrm{3}\centerdot\mathrm{5}\centerdot\centerdot\centerdot\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)}=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{{n}\left(\mathrm{2}\centerdot\mathrm{4}\centerdot\mathrm{6}\centerdot\centerdot\centerdot\mathrm{2}{n}\right)}{\mathrm{2}\centerdot\mathrm{3}\centerdot\mathrm{4}\centerdot\mathrm{5}\centerdot\mathrm{6}\centerdot\centerdot\centerdot\left(\mathrm{2}{n}\right)\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)} \\ $$$$\:\:\:=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\mathrm{2}^{{n}} {n}\left({n}!\right)}{\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)!}=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\mathrm{2}^{{n}} }{\left({n}−\mathrm{1}\right)!}\centerdot\frac{\left({n}!\right)\left({n}!\right)}{\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)!} \\ $$$$\:\:\:=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\mathrm{2}^{{n}} }{\left({n}−\mathrm{1}\right)!}\beta\left({n}+\mathrm{1},\:{n}+\mathrm{1}\right)=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\mathrm{2}^{{n}} }{\left({n}−\mathrm{1}\right)!}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {x}^{{n}} \left(\mathrm{1}−{x}\right)^{{n}} {dx} \\ $$$$\:\:\:=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} \right)^{{n}} }{\left({n}−\mathrm{1}\right)!}{dx}=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} \right)\underset{{n}=\mathrm{0}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} \right)^{{n}} }{{n}!}{dx} \\ $$$$\:\:\:=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} \right){e}^{\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} } {dx}=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {x}\left(\mathrm{2}−\mathrm{2}{x}\right){e}^{\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} } {dx} \\ $$$$\:\:\:=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {x}\left[\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left(\mathrm{2}−\mathrm{4}{x}\right)+\mathrm{1}\right]{e}^{\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} } {dx}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {x}\centerdot\left(\mathrm{2}−\mathrm{4}{x}\right){e}^{\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} } {dx}+\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {xe}^{\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} } {dx} \\ $$$$\:\:\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {x}\centerdot\left(\mathrm{2}−\mathrm{4}{x}\right){e}^{\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} } {dx}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\mathrm{2}−\mathrm{4}{x}\right){e}^{\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} } {dx}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {e}^{\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} } {dx} \\ $$$$\:\:\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left[{xe}^{\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} } −\int{e}^{\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} } {dx}\right]_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} −\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {e}^{\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} } {dx}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {e}^{\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} } {dx} \\ $$$$\:\:\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {e}^{−\left(\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{x}\right)} {dx}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {e}^{−\left(\left(\sqrt{\mathrm{2}}{x}−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}\right)^{\mathrm{2}} −\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)} {dx} \\ $$$$\:\:\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}−\frac{\sqrt{{e}}}{\mathrm{4}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {e}^{−\left(\sqrt{\mathrm{2}}{x}−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}\right)^{\mathrm{2}} } {dx},\:{u}=\sqrt{\mathrm{2}}{x}−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}\Rightarrow{du}=\sqrt{\mathrm{2}}{dx} \\ $$$$\:\:\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}−\frac{\sqrt{{e}}}{\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}}\int_{−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}} ^{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}} {e}^{−{u}^{\mathrm{2}} } {du}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}−\sqrt{\frac{\pi{e}}{\mathrm{32}}}{erf}\left(\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}\right) \\ $$
Answered by ARUNG_Brandon_MBU last updated on 16/Sep/21
$${S}=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{{n}!}{\mathrm{3}.\mathrm{5}…\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)}=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\mathrm{2}^{{n}} \left({n}!\right)\left({n}!\right)}{\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)!} \\ $$$$\:\:\:=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\mathrm{2}^{{n}} \beta\left({n}+\mathrm{1},\:{n}+\mathrm{1}\right)=\underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\mathrm{2}^{{n}} \int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {x}^{{n}} \left(\mathrm{1}−{x}\right)^{{n}} {dx} \\ $$$$\:\:\:=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \underset{{n}=\mathrm{1}} {\overset{\infty} {\sum}}\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} \right)^{{n}} {dx}=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{\mathrm{2}{x}−\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}{dx} \\ $$$$\:\:\:=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}−\mathrm{1}\right){dx}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{{dx}}{\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}}−\mathrm{1} \\ $$$$\:\:\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\centerdot\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{1}}\left[\mathrm{arctan}\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right)\right]_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} −\mathrm{1}=\frac{\pi}{\mathrm{4}}+\frac{\pi}{\mathrm{4}}−\mathrm{1}=\frac{\pi}{\mathrm{2}}−\mathrm{1} \\ $$