Sumatorios a partir de la serie geométrica: derivar término a término
La serie geométrica es el punto de partida de toda una familia de sumatorios. Su suma parcial se obtiene por el método telescópico —restar colapsa casi todos los términos— y el límite da la fórmula , válida bajo la condición de convergencia .
Las series aritmético-geométricas se deducen de ella derivando término a término: cada aplicación del operador multiplica el término general por , de modo que aplicaciones sobre la geométrica producen la suma buscada. El procedimiento funciona igual con razón simbólica que numérica, sustituyendo el valor al final.
Por qué se puede derivar término a término. Sumar las derivadas de una serie infinita no siempre da la derivada de la suma, pero sí dentro del radio de convergencia de una serie de potencias. Para , la geométrica converge uniformemente en cada disco , y un teorema clásico garantiza que ahí define una función analítica que puede derivarse (y sumarse) término a término sin alterar el resultado. Por eso aplicar a es legítimo y produce , y cada nueva aplicación añade un factor al término general.
La calculadora de sumatorios de MathOperator desarrolla ambos pasos —la suma parcial telescópica y cada derivación con su regla— y define de forma discreta las funciones especiales cuando aparecen (Fresnel, , ). Pueden probarse r^n, (1/2)^n * n^3 o la suma de Basilea 1/n^2.