题目内容
【题目】给定数列,若数列中任意(不同)两项之和仍是该数列中的一项,则称该数列是“封闭数列”.
(1)已知数列的通项公式为,试判断是否为封闭数列,并说明理由;
(2)已知数列满足且,设是该数列的前项和,试问:是否存在这样的“封闭数列”,使得对任意都有,且,若存在,求数列的首项的所有取值;若不存在,说明理由;
(3)证明等差数列成为“封闭数列”的充要条件是:存在整数,使.
【答案】(1)不是;见解析(2)或;(3)证明见解析
【解析】
(1)数列不为封闭数列.由,2时,,可得,,可得,即可得出结论.
(2)数列满足且,可得数列为等差数列,公差为2..又是“封闭数列”,得:对任意,,必存在使,得,故是偶数,又由已知,,故,可得.
(3)要证明充分必要条件的问题,本题需要从两个方面来证明,一是证明充分性,二是证明必要性,证明时注意所取得数列的项来验证时,项要具有一般性.
解:(1)数列不为封闭数列.
∵,2时,,,
可得,,∴,因此不是封闭数列.
(2)数列满足且,
∴数列是以2为公差的等差数列,则.
又是“封闭数列”,
∴对任意,,必存在使,
得,故是偶数,
又由已知,,故,可得:,
可得或或,
经过验证可得:或.
(3)证明:(必要性)若存在整数,使,则任取等差数列的两项,,
于是,
由于,,为正整数,,
是封闭数列.
(充分性)任取等差数列的两项,,若存在使,
则,
故存在,使,
下面证明.
当时,显然成立.
对,若,则取,对不同的两项和,存在使,
即,这与,矛盾,
故存在整数,使.
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