题目内容
(本小题16分)
已知定义在上的函数和数列满足下列条件:,,当时,,且存在非零常数使恒成立.
(1)若数列是等差数列,求的值;
(2)求证:数列为等比数列的充要条件是.
(3)已知,,且(),数列的前项是,对于给定常数,若的值是一个与无关的量,求的值.
解:(1)由已知,,得
由数列是等差数列,得
所以,,,得. ………4分
(2)充分性证明:若,则由已知,
得,
所以,是等比数列. ………6分
必要性证明:若是等比数列,设公比为,则有,
由及得
又,
所以数列是以为首项,公比为的等比数列,
所以,
当时, ………8分
①若,,()
对也成立.
数列是公差为的等差数列,不可能是等比数列,所以,
②,,()
对也成立.
所以,
由数列是等比数列知,,即,
即对任意非零实数都成立.
综上可得:数列为等比数列的充要条件是.………10分
(3)由(Ⅱ)知,数列是首项为,公比为的等比数列,即,
是一个常数,
故数列是等差数列,设公差为,
依题意,
,
当且仅当或时,是一个与无关的常数,
不成立,
所以,即,
. ………16分
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