题目内容

【题目】数列:,,,…,,…,对于给定的(,),记满足不等式:(,)的构成的集合为.

(Ⅰ)若数列,写出集合;

(Ⅱ)如果(,)均为相同的单元素集合,求证:数列,,…,,…为等差数列;

(Ⅲ)如果(,)为单元素集合,那么数列,,…,,…还是等差数列吗?如果是等差数列,请给出证明;如果不是等差数列,请给出反例.

【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)证明见解析;(Ⅲ)是等差数列,证明见解析.

【解析】

(Ⅰ)由题意得,,分和两类讨论解出不等式,再根据的定义即可求出;

(Ⅱ)由题意,若中均只有同一个元素,不妨设为,当时,由题意可得,当时,有,则成立,从而得出证明;

(Ⅲ)不妨设,,,,由题意可得,,则,则;设,则,则,首先证时的情况,不妨设,由,为单元素集,则;再证,由和的定义可证,则,则存在正整数使得,而,得出矛盾,从而,同理可证,由此可得结论.

(Ⅰ)解:由题意得,为满足不等式的构成的集合,

∵数列,

∴,即,

当时,上式可化为,

当时,上式可化为,得,

∴;

(Ⅱ)证:对于数列:,,,…,,…,

若中均只有同一个元素,不妨设为,

下面证明数列为等差数列,

当时,有,①

当时,有,②

∵①②两式对任意大于1的整数均成立,

∴成立,

∴数列,,…,,…为等差数列;

(Ⅲ)解:对于数列:,,…,,…,

不妨设,,,,

由,知,

由,知:,即,

∴,∴;

设,则,

这说明,则,

∵对于数列,中均只有一个元素,

首先证时的情况,不妨设,

∵,又为单元素集,∴,

再证,证明如下:

由的定义可知:,,∴,

由的定义可知,

∴,∴,

∵,∴,

则存在正整数,使得,③

∵,

∴,这与③矛盾,

∴,

同理可证,即,

∴数列,,…,,…还是等差数列.

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