Давайте рассмотрим выражение ( \frac{1}{x(x+1)} + \frac{1}{(x+1)(x+2)} + \cdots + \frac{1}{(x+99)(x+100)} ).
Первым шагом будет разложение каждого дробного выражения на простейшие дроби. Для этого мы используем метод разложения на простейшие дроби. Рассмотрим общий член последовательности:
[ \frac{1}{(x+k)(x+k+1)} ]
Этот член можно разложить следующим образом:
[ \frac{1}{(x+k)(x+k+1)} = \frac{A}{x+k} + \frac{B}{x+k+1} ]
Уравняем правую и левую части:
[ 1 = A(x+k+1) + B(x+k) ]
Распишем выражение в правой части:
[ 1 = A(x+k) + A + B(x+k) ]
[ 1 = (A+B)x + (Ak + A + Bk) ]
Так как это тождество, коэффициенты при одинаковых степенях ( x ) должны быть равны. Таким образом, у нас есть система уравнений:
[ A + B = 0 ]
[ Ak + A + Bk = 1 ]
Из первого уравнения ( A + B = 0 ) следует, что ( B = -A ).
Подставим ( B = -A ) во второе уравнение:
[ Ak + A - Ak = 1 ]
[ A = 1 ]
Таким образом, ( A = 1 ) и ( B = -1 ). Разложение будет следующим:
[ \frac{1}{(x+k)(x+k+1)} = \frac{1}{x+k} - \frac{1}{x+k+1} ]
Теперь вернемся к исходному выражению. Применим разложение к каждому члену суммы:
[ \frac{1}{x(x+1)} + \frac{1}{(x+1)(x+2)} + \cdots + \frac{1}{(x+99)(x+100)} ]
Становится:
[ \left( \frac{1}{x} - \frac{1}{x+1} \right) + \left( \frac{1}{x+1} - \frac{1}{x+2} \right) + \cdots + \left( \frac{1}{x+99} - \frac{1}{x+100} \right) ]
Все внутренние члены сокращаются:
[ \frac{1}{x} - \frac{1}{x+100} ]
Таким образом, результатом будет:
[ \frac{1}{x} - \frac{1}{x+100} ]
Это и есть окончательное представление исходного выражения в виде одной дроби.