Zeigen sie, dass für alle x ∈ R mit |x| < 1 gilt:

Hinweis: Cauchy-Produkt
Lösung
Zum Cauchy-Produkt: Das Cauchy-Produkt ermöglicht die Multiplikation und Division unendlicher Reihen. Es gilt:
Sind
und
zwei absolut konvergente Reihen, so ist deren Produkt:

mit 
wiederum eine absolut konvergente Reihe.
Wir müssen also zeigen, dass die Reihe
ein Produkt aus zwei anderen Reihen ist und dass das Produkt der Grenzwerte dieser beiden Reihen
ist.
Im ersten Schritt überlegen wir, in was wir das Ergebnis zerlegen könnten. Es gilt:

Das Ergebnis ist also das Produkt aus zwei Grenzwerten der Geometrischen Reihe:
für q < 1
Da der Grenzwert zwei Mal vorkommt, müssen also die beiden Reihen ak und bk beide = xk sein. Es muss folgendes gezeigt werden:

Wir schreiben als Cauchy-Produkt:

Die Summe aus dem Produkt xk · xn-k lässt sich weiter vereinfachen. Wir betrachten als Zahlenbeispiel den Fall n=5:








Es gilt also:

Das xn hängt nicht mehr von k ab und kann vor die Summe gezogen werden:

q.e.d.



