AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №2389

Условие

Пусть \(\displaystyle{|q|\lt{1}}\), \(\displaystyle{S_n = \sum\limits_{k=0}^{n}aq^k}\). Доказать, что \(\displaystyle{\lim_{n\to\infty}S_n = \frac{a}{1-q}}\).

Решение

Согласно результатам задачи 2388, если \(\displaystyle{|q|\lt{1}}\), то \(\displaystyle{\lim_{n\to\infty}q^n = 0}\).

\[ S_n = \sum\limits_{k=0}^{n}aq^k = a\sum_{k=0}^{n}q^k = a\cdot\frac{1-q^n}{1-q}. \]
\[ \lim_{n\to\infty}S_n =\lim_{n\to\infty}\left(a\cdot\frac{1-q^n}{1-q}\right) =\lim_{n\to\infty}\left(\frac{a}{1-q}\cdot\left(1-q^n\right)\right) = \frac{a}{1-q}\cdot(1-0) = \frac{a}{1-q} \]

Ответ:

Утверждение доказано.

Источники задачи

Задачник №2Кудрявцев "Сборник задач по математическому анализу" (том №1)
Параграф №8Предел последовательности
Задача №41