题目内容
称满足以下两个条件的有穷数列为
阶“期待数列”:
①;②
.
(1)若等比数列为
阶“期待数列”,求公比q及
的通项公式;
(2)若一个等差数列既是
阶“期待数列”又是递增数列,求该数列的通项公式;
(3)记n阶“期待数列”的前k项和为
:
(i)求证:;
(ii)若存在使
,试问数列
能否为n阶“期待数列”?若能,求出所有这样的数列;若不能,请说明理由.
(1).
或
;
(2);
(3)(i)证明见解析;(ii)不能,证明见解析.
【解析】
试题分析:(1)数列中等比数列,因此
是其前
和,故利用前前
项和公式,分
和
进行讨论,可很快求出
,
或
;(2)
阶等差数列是递增数列,即公差
,其和为0,故易知数列前面的项为负,后面的项为正,即前
项为正,后
项为正,因此有
,
,这两式用基本量或直接相减可求得
,
,因此通项公式可得;(3)(i)我们只要把数列中所有非负数项的和记为
,所有负数项的记为
,则
,
不可能比
小,同样
不可能比
大,即
,得证;(ii)若
,则一定有
,
,且
,若数列
为n阶“期待数列”,设其前
项和为
,首先
,而
,
,因此
,即
,
,从而
,于是
,那么
,矛盾出现了,故结论是否定的.
试题解析:(1)①若,由①得,
,得
,矛盾. 1分
若,则由①
=0,得
, 3分
由②得或
.
所以,.数列
的通项公式是
或
4分
(2)设等差数列的公差为
,
>0.
∵,∴
,∴
,
∵>0,由
得
,
,
由①、②得,
, 6分
两式相减得,, ∴
,
又,得
,
∴数列的通项公式是
. 9分
(3)记中所有非负项的和为A,所有负数项的和为B,
则,
,解得
,
(i),即
. 12分
(ii)若存在,使
,由前面的证明过程知:
且, 14分
如果是
阶“期待数列”,
记数列的前
项和为
,
则由(i)知,,
,而
,
,从而
,
,
又,
则, 16分
,
与
不能同时成立,
所以,对于有穷数列,若存在
使
,则数列
的和数列
不能为
阶“期待数列”. 18分
考点:(1)等比数列的前和公式与通项公式;(2)等差数列的前
和公式与通项公式;(3)数列综合题.
