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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