已知数列
{an} 的首项
a1=b(
b=0),它的前
n 项的和
Sn=a1+a2+⋯+an(
n⩾1),并且
S1,
S2,
⋯,
Sn,
⋯ 是一个等比数列,其公比为
p(
p=0,
∣p∣<1).
(1) 证明:
a2,
a3,
⋯,
an,
⋯(即
{an} 从第二项起)是一个等比数列;
(2) 设
Wn=a1S1+a2S2+a3S3+⋯+anSn(
n⩾1),求
n→∞limWn(用
b,
p 表示).
\begin{solution}
\begin{enumerate}
\item 因为
S1=a1=b,且
S1,
S2,
… 是公比为
p 的等比数列,所以
Sn=bpn−1. 对
n⩾2,
an=Sn−Sn−1=bpn−2(p−1)
由于
b=0、
p=0 且
∣p∣<1,有
p=1,所以
anan+1=p. 因而
a2,
a3,
… 是公比为
p 的等比数列.
\item
a1S1=b2. 对
k⩾2,
akSk=bpk−2(p−1)⋅bpk−1=b2(p−1)p2k−3
当
n⩾2 时,
Wn=b2+b2(p−1)pj=0∑n−2p2j
因为
∣p∣<1,所以
n→∞limWn=b2+1−p2b2(p−1)p=b2−1+pb2p=1+pb2
\end{enumerate}
\end{solution}