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参考・概略です
(1) r=1を代入し,計算
S= 1+2+3+・・・+n=(1/2)n(n+1)
(2) rSを作り,SーrS考える
S=1+2r +3r²+・・・+(n-2)rⁿ⁻³+(n-1)rⁿ⁻²+nrⁿ⁻¹ より
rS=r+2r²+3r³+・・・+(n-1)rⁿ⁻²+(n-1)rⁿ⁻¹+nrⁿ
●S-rSを考えると(計算しやすいようrの次数を揃えます)
S=1+2r +3r²+・・・・・・+(n-2)rⁿ⁻³+(n-1)rⁿ⁻²+ nrⁿ⁻¹
rS= r+ 2r²+3r³+・・・・・・・・・・・・+(n-2)rⁿ⁻²+(n-1)rⁿ⁻¹+nrⁿ
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(1-r)S=1+ r+ r²+ r³+・・・・・・・・・・・・+ rⁿ⁻²+ rⁿ⁻¹-nrⁿ
【1+r+r²+r³+・・・+rⁿ⁻²+rⁿ⁻¹ が初項1,公比rの等比数列で公式から】
【=(1-rⁿ)/(1-r)
(1-r)S=(1-rⁿ)/(1-r)-nrⁿ
【右辺を通分してまとめる】
(1-r)S={(1-rⁿ)-(1-r)nrⁿ}/(1-r)
(1-r)S={1-rⁿ-nrⁿ+nrⁿ⁺¹}/(1-r)
(1-r)S={1-(1+n)rⁿ+nrⁿ⁺¹}/(1-r)
S={1-(1+n)rⁿ+nrⁿ⁺¹}/(1-r)²