Pregunta
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2.1.2 Given: \( 2^{x}+2.2^{x}+3.2^{x}+\ldots \) The sum of the first 20 terms of the series is 1680 . Calculate the value of \( x \).

Ask by Vaughn Lynch. in South Africa
Jan 30,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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The value of \( x \) is 3.

Solución

Let's break down the problem step by step to find the value of \( x \). **Given Series:** \[ 2^{x} + 2 \cdot 2^{x} + 3 \cdot 2^{x} + \ldots \] **Understanding the Series:** Each term in the series can be expressed as: \[ n \cdot 2^{x} \] where \( n \) is the term number (starting from 1). **Sum of the First 20 Terms:** The sum \( S \) of the first 20 terms is: \[ S = \sum_{n=1}^{20} n \cdot 2^{x} \] Factor out \( 2^{x} \): \[ S = 2^{x} \sum_{n=1}^{20} n \] The sum of the first 20 natural numbers is: \[ \sum_{n=1}^{20} n = \frac{20 \cdot (20 + 1)}{2} = 210 \] So, \[ S = 210 \cdot 2^{x} \] **Given:** \[ S = 1680 \] \[ 210 \cdot 2^{x} = 1680 \] **Solving for \( x \):** \[ \begin{align*} 2^{x} & = \frac{1680}{210} \\ 2^{x} & = 8 \\ 2^{x} & = 2^{3} \\ x & = 3 \end{align*} \] **Conclusion:** The value of \( x \) is **3**. **Answer:** The value of \( x \) is 3.

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Extra Insights

To solve for \( x \), we first recognize the series given: \[ 2^{x} + 2 \cdot 2^{x} + 3 \cdot 2^{x} + \ldots + 20 \cdot 2^{x} \] We can factor out \( 2^{x} \): \[ 2^{x} (1 + 2 + 3 + \ldots + 20) \] The sum of the first 20 natural numbers can be calculated using the formula: \[ \text{Sum} = \frac{n(n+1)}{2} \] where \( n = 20 \): \[ 1 + 2 + 3 + \ldots + 20 = \frac{20 \cdot 21}{2} = 210 \] Substituting this back into our expression, we get: \[ 2^{x} \cdot 210 \] According to the problem, the sum of the first 20 terms equals 1680: \[ 2^{x} \cdot 210 = 1680 \] Now, to isolate \( 2^{x} \), divide both sides by 210: \[ 2^{x} = \frac{1680}{210} = 8 \] We know that \( 8 \) can be expressed as \( 2^{3} \): \[ 2^{x} = 2^{3} \] Thus, we conclude: \[ x = 3 \] Therefore, the value of \( x \) is: \[ \boxed{3} \]

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