任意の基数において、11+z1111+z1+111111+z1+1+11111111+⋯=11−11+11z111−111+110z11111−1111+1100z1111111−⋱
等比数列の和の公式により、1⋯1⏞n=10n−110−1よって、左辺(左辺)=∑n=0∞zn10(1+1)n+1−110−1=∑n=0∞zn1010−1100n−110−1
https://mathlog.info/articles/3898 の定理1より、∑n=0∞znarn−bqn=Kn=0∞vnarn−bqn{v0=1v(1+1)n−1=−(rq)n−1(arn−1−bqn−1)1+1zv(1+1)n=−ab(rq)n−1(rn−qn)1+1z
これにr=100,q=1,a=1010−1,b=110−1を代入すると、{v0=1v(1+1)n−1=−100n−1(10⋅100n−110−1−110−1)1+1z=−10(1+1)n−(1+1)(10(1+1)n−1−110−1)1+1zv(1+1)n=−10(10−1)1+1100n−1(100n−1)1+1z=−10(1+1)n−1(10(1+1)n−110−1)1+1zvn=−10n−1(10n−110−1)1+1z=−10n−1(1⋯1⏞n)1+1z(n≥1)よって、左辺右辺(左辺)=∑n=0∞zn1010−1100n−110−1=Kn=0∞vn1010−1100n−110−1=Kn=0∞vn10(1+1)n+1−110−1=11+Kn=1∞−10n−1(1⋯1⏞n)1+1z1⋯1⏞(1+1)n+1=(右辺)
WolframAlphaによる検証 。 ※やや時間が掛かります。
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