411 Geometric Series
by EngliSea on 2020-07-20
ᐥThe geometric series
「a·x˄r Σr=0,∞」
= a + a·x + a·x² + ... (a≠0)
converges if and only if |x|<1.
Moreover, its sum is then a/(1−r).ᐥ

Partial sum,
(1−x)·「a·x˄r Σr=0,n−1」
= 「a·x˄r Σr=0,n−1」
− 「a·x˄(r+1) Σr=0,n−1」
= 「a·x˄r Σr=0,n−1」
┆「a·x˄(r+1) Σr=0,n−1」=「a·x˄r Σr=1,n」┆
− 「a·x˄r Σr=1,n」
= a+「a·x˄r Σr=1,n−1」
− (「a·x˄r Σr=1,n−1」+a·x˄n)
= a−a·x˄n

For r≠1,
「a·x˄r Σr=0,n−1」 = (a−x˄n)/(1−r)

For |r|<1,
「a·x˄r Σr=0,∞」
= 「「a·x˄r Σr=0,n−1」 Ƚn→∞」
= 「(a−x˄n)/(1−r) Ƚn→∞」
┆「x˄n」 is a null sequence.┆
= a/(1−r)