ちょうど1回である確率 = 1 - (r/N)^1
ちょうど2回である確率 = (r/N)^1 - (r/N)^2
ちょうど3回である確率 = (r/N)^2 - (r/N)^3
などとなるので、
1 * [1 - (r/N)^1] + 2 * [(r/N)^1 - (r/N)^2] + 3 * [(r/N)^2 - (r/N)^3] + …
= 1 + (r/N)^1 + (r/N)^2 + … + = N / (N - r)
となるという説明であれば納得がいきますが、いきなり最後の式を導出しています。