Question Number 159891 by tounghoungko last updated on 22/Nov/21
$$\:\:\:\:{S}=\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2002}\:} {\sum}}\sqrt{\frac{{k}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{\left({k}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }}\:=? \\ $$
Answered by chhaythean last updated on 22/Nov/21
$$\mathrm{S}=\underset{\mathrm{k}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2002}} {\sum}}\sqrt{\frac{\mathrm{k}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{\mathrm{k}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{\left(\mathrm{k}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }} \\ $$$$\mathrm{Notice}\:\mathrm{that}:\:\frac{\mathrm{k}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{\mathrm{k}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{\left(\mathrm{k}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\frac{\left(\mathrm{k}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{k}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{k}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{k}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{k}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\frac{\mathrm{k}^{\mathrm{4}} +\mathrm{2k}^{\mathrm{3}} +\mathrm{k}^{\mathrm{2}} +\mathrm{k}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2k}+\mathrm{1}+\mathrm{k}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{k}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{k}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\frac{\mathrm{k}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{k}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{2k}\left(\mathrm{k}+\mathrm{1}\right)+\mathrm{1}}{\mathrm{k}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{k}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\frac{\left[\mathrm{k}\left(\mathrm{k}+\mathrm{1}\right)+\mathrm{1}\right]^{\mathrm{2}} }{\mathrm{k}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{k}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$\Rightarrow\sqrt{\frac{\mathrm{k}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{\mathrm{k}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{\left(\mathrm{k}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }}=\frac{\mathrm{k}\left(\mathrm{k}+\mathrm{1}\right)+\mathrm{1}}{\mathrm{k}\left(\mathrm{k}+\mathrm{1}\right)}=\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{k}}−\frac{\mathrm{1}}{\left(\mathrm{k}+\mathrm{1}\right)} \\ $$$$\mathrm{therefore}:\:\mathrm{S}=\underset{\mathrm{k}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2002}} {\sum}}\mathrm{1}+\underset{\mathrm{k}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{2002}} {\sum}}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{k}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{k}+\mathrm{1}}\right) \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\mathrm{2002}+\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2003}} \\ $$$$\mathrm{So}\:\begin{array}{|c|}{\mathrm{S}=\frac{\mathrm{4012008}}{\mathrm{2003}}}\\\hline\end{array} \\ $$
Commented by tounghoungko last updated on 22/Nov/21
$${yes}\:{telescopic}\:{series} \\ $$