Question Number 218365 by hardmath last updated on 08/Apr/25
![Find: 𝛀 =lim_(n→∞) Σ_(k=1) ^n [ Σ_(i=1) ^k i (k − i + (1/3))]^(−1) = ?](https://www.tinkutara.com/question/Q218365.png)
$$\mathrm{Find}:\:\:\:\boldsymbol{\Omega}\:=\underset{\boldsymbol{\mathrm{n}}\rightarrow\infty} {\mathrm{lim}}\:\underset{\boldsymbol{\mathrm{k}}=\mathrm{1}} {\overset{\boldsymbol{\mathrm{n}}} {\sum}}\:\left[\:\underset{\boldsymbol{\mathrm{i}}=\mathrm{1}} {\overset{\boldsymbol{\mathrm{k}}} {\sum}}\:\mathrm{i}\:\left(\mathrm{k}\:−\:\mathrm{i}\:+\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right)\right]^{−\mathrm{1}} =\:? \\ $$
Answered by vnm last updated on 08/Apr/25

$$ \\ $$$$\underset{{i}=\mathrm{1}} {\overset{{k}} {\sum}}{i}\left({k}−{i}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right)=\left({k}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right)\underset{{i}=\mathrm{1}} {\overset{{k}} {\sum}}{i}−\underset{{i}=\mathrm{1}} {\overset{{k}} {\sum}}{i}^{\mathrm{2}} = \\ $$$$\left({k}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right)\frac{{k}\left({k}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}}−\frac{{k}\left({k}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{2}{k}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{6}}\:= \\ $$$$\frac{{k}^{\mathrm{2}} \left({k}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{6}} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{2}} \left({k}+\mathrm{1}\right)}=\frac{−{k}+\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{k}+\mathrm{1}}= \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{k}+\mathrm{1}}−\frac{\mathrm{1}}{{k}} \\ $$$$\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}\left(−\frac{\mathrm{1}}{{k}}+\frac{\mathrm{1}}{{k}+\mathrm{1}}\right)=−\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}+\frac{−\mathrm{1}}{\mathrm{2}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}+…+\frac{−\mathrm{1}}{{n}}+\frac{\mathrm{1}}{{n}+\mathrm{1}}= \\ $$$$−\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{{n}+\mathrm{1}}\underset{{n}\rightarrow\infty} {\rightarrow}−\mathrm{1} \\ $$$$\underset{{n}\rightarrow\infty} {\mathrm{lim}}\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}\frac{\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{2}} }=\frac{\pi^{\mathrm{2}} }{\mathrm{6}} \\ $$$$\Omega=\mathrm{6}\left(\frac{\pi^{\mathrm{2}} }{\mathrm{6}}−\mathrm{1}\right)=\pi^{\mathrm{2}} −\mathrm{6} \\ $$
Commented by hardmath last updated on 09/Apr/25

$$\mathrm{thank}\:\mathrm{you}\:\mathrm{dear}\:\mathrm{professor} \\ $$