I
MATU • Algebra
MATU_FACT_129
Propuesto
Enunciado
Demuestre la fórmula para la suma de una progresión geométrica finita:
$$ 1 + x + x^2 + \dots + x^n = \frac{x^{n+1}-1}{x-1}, \quad \text{donde } x \neq 1 $$
$$ 1 + x + x^2 + \dots + x^n = \frac{x^{n+1}-1}{x-1}, \quad \text{donde } x \neq 1 $$
Solución Paso a Paso
1. Planteamiento de la suma:
Sea $S_n$ la suma de los primeros $n+1$ términos:
$$ S_n = 1 + x + x^2 + \dots + x^n \quad \dots \text{ (Ecuación 1)} $$
2. Multiplicación por la razón:
Multiplicamos toda la ecuación por la razón $x$:
$$ x S_n = x + x^2 + x^3 + \dots + x^{n+1} \quad \dots \text{ (Ecuación 2)} $$
3. Resta de ecuaciones:
Restamos la (Ecuación 2) menos la (Ecuación 1):
$$ x S_n - S_n = (x + x^2 + \dots + x^{n+1}) - (1 + x + x^2 + \dots + x^n) $$
Al realizar la resta, los términos intermedios se eliminan:
$$ S_n(x - 1) = x^{n+1} - 1 $$
4. Despeje final:
Dado que $x \neq 1$, podemos dividir por $(x-1)$:
$$ \boxed{S_n = \frac{x^{n+1}-1}{x-1}} $$
Sea $S_n$ la suma de los primeros $n+1$ términos:
$$ S_n = 1 + x + x^2 + \dots + x^n \quad \dots \text{ (Ecuación 1)} $$
2. Multiplicación por la razón:
Multiplicamos toda la ecuación por la razón $x$:
$$ x S_n = x + x^2 + x^3 + \dots + x^{n+1} \quad \dots \text{ (Ecuación 2)} $$
3. Resta de ecuaciones:
Restamos la (Ecuación 2) menos la (Ecuación 1):
$$ x S_n - S_n = (x + x^2 + \dots + x^{n+1}) - (1 + x + x^2 + \dots + x^n) $$
Al realizar la resta, los términos intermedios se eliminan:
$$ S_n(x - 1) = x^{n+1} - 1 $$
4. Despeje final:
Dado que $x \neq 1$, podemos dividir por $(x-1)$:
$$ \boxed{S_n = \frac{x^{n+1}-1}{x-1}} $$