题目内容
【题目】已知各项均为正数的无穷数列的前项和为,且满足(其中为常数), .数列满足.
(1)证明数列是等差数列,并求出的通项公式;
(2)若无穷等比数列满足:对任意的,数列中总存在两个不同的项, 使得,求的公比.
【答案】(1) ;(2) .
【解析】试题分析:(1)仿写式子,两式相减得到,利用等差数列的定义和通项公式进行求解;(2)构造数列,利用递减数列得到取值范围,利用数列是特殊的函数,利用导数研究其单调性,利用确定公比的取值.
试题解析:(1)方法一:因为①,
所以②,
由②-①得, ,
即 ,又,
则,即.
在中令得, ,即.
综上,对任意,都有,
故数列是以为公差的等差数列.
又,则.
方法二:因为,所以,又,
则数列是以为首项, 为公差的等差数列,
因此,即.
当时, ,又也符合上式,
故.
故对任意,都有,即数列是以为公差的等差数列.
(2)令,则数列是递减数列,所以.
考察函数,因为,所以在上递增,因此,从而 .
因为对任意,总存在数列中的两个不同项, ,使得,所以对任意的都有,明显.
若,当时,
有,不符合题意,舍去;
若,当时,
有 ,不符合题意,舍去;
故.
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