(50 PONTOS) Obter uma fórmula fechada para o somatório:
Agradeço de coração a quem puder responder. :-)
lorydean:
Suponho que a resposta seja essa: n.(n + 1).2^(n - 2)
Soluções para a tarefa
Respondido por
3
Consegui derivando uma função. Tentei a partir das propriedades do triângulo de Pascal mas não rolou...
Queremos calcular:
∑ k².Cn,k (∑ de k=0 até n)
Sabemos que
(a + b)^n = ∑ Cn,k . a^(n-k) . b^k
Considerando-se a seguinte f(x), a ideia é fazer aparecer k²:
f(x) = (1 + x)^n = ∑ Cn,k . 1^(n-k) . x^k
f(x) = (1 + x)^n = ∑ Cn,k . x^k
f '(x) = n.(1 + x)^(n-1) = ∑ Cn,k . k.x^(k-1)
x.f '(x) = n.x.(1 + x)^(n-1) = ∑ Cn,k . k.x^k
[x.f '(x)] ' = n.(1 + x)^(n-1) + (n - 1).n.x.(1 + x)^(n-2) = ∑ Cn,k . k².x^(k-1)
Logo:
∑ Cn,k . k².x^(k-1) = n.(1 + x)^(n-1) + (n - 1).n.x.(1 + x)^(n-2)
Para x = 1, temos:
∑ Cn,k . k².1^(k-1) = n.(1 + 1)^(n-1) + (n - 1).n.1.(1 + 1)^(n-2)
∑ Cn,k . k² = n.2^(n-1) + (n - 1).n.2^(n-2)
∑ Cn,k . k² = 2.n.2^(n-2) + (n - 1).n.2^(n-2)
∑ Cn,k . k² = [n.2^(n-2)].(2 + n - 1)
∑ Cn,k . k² = [n.2^(n-2)].(n + 1)
∑ Cn,k . k² = n.(n + 1).2^(n - 2).
Queremos calcular:
∑ k².Cn,k (∑ de k=0 até n)
Sabemos que
(a + b)^n = ∑ Cn,k . a^(n-k) . b^k
Considerando-se a seguinte f(x), a ideia é fazer aparecer k²:
f(x) = (1 + x)^n = ∑ Cn,k . 1^(n-k) . x^k
f(x) = (1 + x)^n = ∑ Cn,k . x^k
f '(x) = n.(1 + x)^(n-1) = ∑ Cn,k . k.x^(k-1)
x.f '(x) = n.x.(1 + x)^(n-1) = ∑ Cn,k . k.x^k
[x.f '(x)] ' = n.(1 + x)^(n-1) + (n - 1).n.x.(1 + x)^(n-2) = ∑ Cn,k . k².x^(k-1)
Logo:
∑ Cn,k . k².x^(k-1) = n.(1 + x)^(n-1) + (n - 1).n.x.(1 + x)^(n-2)
Para x = 1, temos:
∑ Cn,k . k².1^(k-1) = n.(1 + 1)^(n-1) + (n - 1).n.1.(1 + 1)^(n-2)
∑ Cn,k . k² = n.2^(n-1) + (n - 1).n.2^(n-2)
∑ Cn,k . k² = 2.n.2^(n-2) + (n - 1).n.2^(n-2)
∑ Cn,k . k² = [n.2^(n-2)].(2 + n - 1)
∑ Cn,k . k² = [n.2^(n-2)].(n + 1)
∑ Cn,k . k² = n.(n + 1).2^(n - 2).
Respondido por
2
Quando k = 0, o termo do somatório é 0, logo
Então:
No somatório da direita, k ≠ 0, então
Fazendo , temos . Além disso:
Então:
(pois esse fator somado é zero, já que n - n = 0)
Como u atua apenas como contador, podemos trocá-lo por k:
Como vimos na tarefa 4972673,
Além disso,
Então, finalmente:
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