初項 ,公比 の等比数列 において, のとき
という公式が成り立ちます.等比数列をずっとずっと足しあわせていったら, 上の式の右辺になるというのです. 無限に足しあわせたのに一定の値になる(収束する)というのはちょっとフシギな感じがします.
この公式を導くのは簡単です.等比数列の和の公式
を思い出します.式(2)において, のときは
が言いえます.たとえば の場合, と, 掛け続けるといつかはゼロになりそうです. 上の式は,絶対値が 1 より小さい数を永遠に掛け続けて行くと, いつかゼロになるということです.そうすると式(2)は
となります.無限等比級数の和が収束するのは, 足しあわせる数の値がだんだん小さくなって,いつかはゼロになるからです. もちろん, のとき,という条件つきですが.