quote:
Op zaterdag 24 september 2011 16:22 schreef thenxero het volgende:Hoe bereken ik dat
?
Binom staat voor het binomiaalcoëfficiënt.
Het is geen meetkundige rij ... maar het staat als rekenopgave in mijn textboek, dus zou toch met pen en papier moeten kunnen.
Graag wil ik nog even terugkomen op deze opgave omdat het toch met aanzienlijk minder rekenwerk blijkt te kunnen dan ik gisteren had aangegeven. Laten we de factor ½ van alle termen van de reeks even buiten beschouwing, dan gaat het om het sommeren van een reeks waarvan de termen van de volgende gedaante zijn:
(1) k
2(k -1)(1 - p)
k-2Als het nu ging om het sommeren van een reeks met termen van de gedaante k(k -1)(1 - p)
k-2, dan was het eenvoudig, aangezien de termen dan zijn op te vatten als de tweede afgeleide van termen van de gedaante (1 - p)
k, die een meetkundige reeks vormen. Maar in (1) hebben de termen een extra factor k.
Nemen we daarentegen de derde afgeleide van een meetkundige reeks met termen met een exponent k+1, dan krijgen we in de afgeleide reeks bij elke term een factor (k+1)k(k-1), en dus ook niet de gewenste factor k
2(k-1). Maar nu kunnen we opmerken dat:
(2) k
2(k-1) = (k+1-1)k(k-1) = (k+1)k(k-1) - k(k-1)
En dus hebben we ook:
(3) k
2(k-1)(1 - p)
k-2 = (k+1)k(k-1)(1 - p)
k-2 - k(k-1)(1 - p)
k-2Dit betekent niets anders dan dat je de reeks met termen van de gedaante (1) kunt opvatten als het verschil van twee reeksen waarvan de eerste de
derde afgeleide is van een geometrische reeks met termen van de gedaante -(1 - p)
k+1 terwijl de tweede reeks de
tweede afgeleide is van een geometrische reeks met termen van de gedaante (1 - p)
k. Dus:
(4)
Σk=2∞ k
2(k-1)(1 - p)
k-2 =
Σk=2∞ (k+1)k(k-1)(1 - p)
k-2 -
Σk=2∞ k(k-1)(1 - p)
k-2 (|1 - p| <1)
De som van elk van beide reeksen in het rechterlid van (4) is eenvoudig te bepalen. Nemen we eerst de geometrische reeks met termen van de gedaante -(1 - p)
k+1, k = 2..∞. De eerste term hiervan is -(1 - p)
3 en de reden (1 - p), dus:
(5)
Σk=2∞ -(1 - p)
k+1 = -(1 - p)
3/p = p
2 - 3p + 3 - p
-1 (|1 - p| < 1)
Beide leden driemaal differentiëren naar p levert dan:
(6)
Σk=2∞ (k+1)k(k-1)(1 - p)
k-2 = 6p
-4 (|1 - p| < 1)
Nu de geometrische reeks met termen van de gedaante (1 - p)
k, k = 2..∞. De eerste term hiervan is (1 - p)
2 en de reden (1 - p), dus:
(7)
Σk=2∞ (1 - p)
k = (1 - p)
2/p = p - 2 + p
-1 (|1 - p| < 1)
Beide leden tweemaal differentiëren naar p geeft:
(8)
Σk=2∞ k(k-1)(1 - p)
k-2 = 2p
-3 (|1 - p| < 1)
Uit (4), (6) en (8) volgt nu:
(9)
Σk=2∞ k
2(k-1)(1 - p)
k-2 = 6p
-4 - 2p
-3 = (6 - 2p)/p
4 (|1 - p| < 1)
Beide leden vermenigvuldigen met ½ en terugsubstitueren van ½k(k - 1) = (
k2) levert dan:
(10)
Σk=2∞ k(
k2)(1 - p)
k-2 = (3 - p)/p
4 (|1 - p| < 1)
QED
[ Bericht 0% gewijzigd door Riparius op 26-09-2011 03:02:11 ]