Exercise 1.24

Prove the identities

(a) x n − y n = ( x − y ) ( x n − 1 + x n − 2 y + ⋯ + y n − 1 )

(b) For n odd, x n + y n = ( x + y ) ( x n − 1 − x n − 2 y + ⋯ + y n − 1 )

Answers

Proof. Let R any commutative ring, and x , y ∈ R .

a) Let

S = ∑ i = 0 n − 1 x n − 1 − i y i .

Then

xS = ∑ i = 0 n − 1 x n − i y i = x n + ∑ i = 1 n − 1 x n − i y i yS = ∑ i = 0 n − 1 x n − 1 − i y i + 1 = ∑ j = 1 n x n − j y j ( j = i + 1 ) = y n + ∑ i = 1 n − 1 x n − i y i .

So xS − yS = x n − y n ,

x n − y n = ( x − y ) ∑ i = 0 n − 1 x n − 1 − i y i = ( x − y ) ( x n − 1 + x n − 2 y + ⋯ + x n − 1 − i y i + ⋯ + y n − 1 ) .

b) If we substitute − y by y , we obtain

x n − ( − 1 ) n y n = ( x + y ) ∑ i = 0 n − 1 ( − 1 ) i x n − 1 − i y i .

If n is odd,

x n + y n = ( x + y ) ∑ i = 0 n − 1 ( − 1 ) i x n − 1 − i y i = ( x + y ) ( x n − 1 − x n − 2 y + ⋯ + ( − 1 ) i x n − 1 − i y i + ⋯ + y n − 1 ) .

□

User profile picture
2022-07-19 00:00
Comments