题目内容

【题目】定义:从数列{an}中抽取m(m∈N,m≥3)项按其在{an}中的次序排列形成一个新数列{bn},则称{bn}为{an}的子数列;若{bn}成等差(或等比),则称{bn}为{an}的等差(或等比)子数列.

(1)记数列{an}的前n项和为Sn,已知.

①求数列{an}的通项公式;

②数列{an}是否存在等差子数列,若存在,求出等差子数列;若不存在,请说明理由.

(2)已知数列{an}的通项公式为an=n+a(a∈Q+),证明:{an}存在等比子数列.

【答案】(1)①.②不存在等差子数列.见解析(2)见解析

【解析】

(1)①根据,当n=1时,,当n≥2时,得到,两式相减即可.②假设从数列{an}中抽3项ak,al,am(k<l<m)成等差,利用等差中项则2al=ak+am,即2×2l﹣1=2k﹣1+2m﹣1,

化简得:2×2l﹣k=1+2m﹣k.再利用奇偶数判断.如果从数列{an}中抽m(m∈N,m≥4)项,其前三项必成等差数列,不成立得证.

(2)假设数列{an}中存在3项n0+a,n0+a+k,n0+a+l(k<l)成等比.设n0+a=b,则b∈Q+,故可设(p与q是互质的正整数).根据等比中项,有,即.取k=q,则l=2k+pq.再论证(b+k)2=b(b+l)是否成立即可.

(1)①因为,所以当n=1时,,

当n≥2时,,所以.

综上可知:.

②假设从数列{an}中抽3项ak,al,am(k<l<m)成等差,

则2al=ak+am,即2×2l﹣1=2k﹣1+2m﹣1,

化简得:2×2l﹣k=1+2m﹣k.

因为k<l<m,所以l﹣k>0,m﹣k>0,且l﹣k,m﹣k都是整数,

所以2×2l﹣k为偶数,1+2m﹣k为奇数,所以2×2l﹣k=1+2m﹣k不成立.

因此,数列{an}不存在三项等差子数列.

若从数列{an}中抽m(m∈N,m≥4)项,其前三项必成等差数列,不成立.

综上可知,数列{an}不存在等差子数列.

(2)假设数列{an}中存在3项n0+a,n0+a+k,n0+a+l(k<l)成等比.

设n0+a=b,则b∈Q+,故可设(p与q是互质的正整数).

则需满足,

即需满足(b+k)2=b(b+l),则需满足.

取k=q,则l=2k+pq.

此时,.

故此时(b+k)2=b(b+l)成立.

因此数列{an}中存在3项n0+a,n0+a+k,n0+a+l(k<l)成等比,

所以数列{an}存在等比子数列.

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