Question Number 201091 by MrGHK last updated on 29/Nov/23
Commented by Frix last updated on 29/Nov/23
$$\mathrm{Look}\:\mathrm{at}\:\mathrm{the}\:\mathrm{first}\:\mathrm{few}\:\mathrm{summands}: \\ $$$${i}=\mathrm{0}\:\rightarrow\:\mathrm{1} \\ $$$${i}=\mathrm{1}\:\rightarrow\:\frac{{n}}{\mathrm{2}{n}+\mathrm{4}} \\ $$$${i}=\mathrm{2}\:\rightarrow\:\frac{{n}^{\mathrm{2}} −{n}}{\mathrm{6}{n}+\mathrm{24}{n}+\mathrm{24}} \\ $$$${i}=\mathrm{3}\:\rightarrow\:\frac{{n}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}{n}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{n}}{\mathrm{24}{n}^{\mathrm{3}} +\mathrm{144}{n}^{\mathrm{2}} +\mathrm{288}{n}+\mathrm{192}} \\ $$$${i}={k}\:\rightarrow\:\frac{{n}^{{k}} }{\left({k}+\mathrm{1}\right)!{n}^{{k}} +…} \\ $$$$\mathrm{The}\:\underset{{n}\rightarrow\infty} {\mathrm{limit}}\:\mathrm{of}\:\mathrm{the}\:\mathrm{summands}\:\mathrm{for}\:{i}={k}\:\mathrm{is}\:\frac{\mathrm{1}}{\left({k}+\mathrm{1}\right)!} \\ $$$$\mathrm{The}\:\mathrm{sum}\:\mathrm{then}\:\mathrm{is}\:\underset{{k}=\mathrm{0}} {\overset{\infty} {\sum}}\:\frac{\mathrm{1}}{\left({k}+\mathrm{1}\right)!}\:=\mathrm{e}−\mathrm{1} \\ $$
Commented by MrGHK last updated on 29/Nov/23
$${very}\:{great} \\ $$
Answered by witcher3 last updated on 29/Nov/23
$$\underset{\mathrm{i}=\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{n}} {\sum}}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{n}+\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{i}} .\frac{\mathrm{n}!}{\left(\mathrm{n}−\mathrm{i}\right)!.\mathrm{i}!\left(\mathrm{i}+\mathrm{1}\right)} \\ $$$$\underset{\mathrm{i}=\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{n}} {\sum}}.\frac{\begin{pmatrix}{\mathrm{n}}\\{\mathrm{i}}\end{pmatrix}}{\left(\mathrm{n}+\mathrm{2}\right)^{\mathrm{i}} \left(\mathrm{i}+\mathrm{1}\right)} \\ $$$$\left(\mathrm{1}+\mathrm{x}\right)^{\mathrm{n}} =\underset{\mathrm{i}=\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{n}} {\sum}}\begin{pmatrix}{\mathrm{n}}\\{\mathrm{i}}\end{pmatrix}.\mathrm{x}^{\mathrm{i}} \Rightarrow\int_{\mathrm{0}} ^{{t}} \left(\mathrm{1}+\mathrm{x}\right)^{\mathrm{n}} \mathrm{dx}=\underset{\mathrm{i}=\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{n}} {\sum}}\frac{\begin{pmatrix}{\mathrm{n}}\\{\mathrm{i}}\end{pmatrix}}{\mathrm{i}+\mathrm{1}}{t}^{{i}+\mathrm{1}} =\frac{\left(\mathrm{1}+{t}\right)^{{n}+\mathrm{1}} −\mathrm{1}}{{n}+\mathrm{1}} \\ $$$$\Rightarrow\underset{\mathrm{i}=\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{n}} {\sum}}\frac{\begin{pmatrix}{\mathrm{n}}\\{\mathrm{i}}\end{pmatrix}}{\mathrm{i}+\mathrm{1}}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{n}+\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{i}} =\frac{\left(\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{n}+\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{n}+\mathrm{1}} −\mathrm{1}}{\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)}\left(\mathrm{n}+\mathrm{2}\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{e}^{\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{n}+\mathrm{2}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\left(\mathrm{n}+\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} }+\mathrm{o}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{n}^{\mathrm{2}} }\right)\right)} }{\mathrm{1}}.\frac{\mathrm{n}+\mathrm{2}}{{n}+\mathrm{1}};\frac{\mathrm{n}+\mathrm{2}}{\mathrm{n}+\mathrm{1}}\sim\mathrm{1} \\ $$$$\sim\left({e}^{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\left(\mathrm{n}+\mathrm{2}\right)}+\mathrm{o}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{n}\:}\right)} −\mathrm{1}\right)\sim\mathrm{e}−\mathrm{1} \\ $$$$\underset{\mathrm{n}\rightarrow\infty} {\mathrm{lim}}.\frac{\mathrm{n}!}{\left(\mathrm{n}−\mathrm{i}\right)!.\left(\mathrm{i}+\mathrm{1}\right).\left(\mathrm{n}+\mathrm{2}\right)^{\mathrm{i}} }=\mathrm{e}−\mathrm{1} \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$
Commented by MrGHK last updated on 29/Nov/23
$${very}\:{nice}\:{solution} \\ $$