题目内容
(本小题满分14分)
在数列
中,
,且对任意
.
,
,
成等差数列,其公差为
。
(Ⅰ)若
=
,证明
,
,
成等比数列(
)
(Ⅱ)若对任意
,
,
,
成等比数列,其公比为
。
【解析】本小题主要考查等差数列的定义及通项公式,前n项和公式、等比数列的定义、数列求和等基础知识,考查运算能力、推理论证能力、综合分析和解决问题的能力及分类讨论的思想方法。满分14分。
(Ⅰ)证明:由题设,可得
。
所以![]()
=![]()
=2k(k+1)
由
=0,得![]()
于是
。
所以
成等比数列。
(Ⅱ)证法一:(i)证明:由
成等差数列,及
成等比数列,得![]()
当
≠1时,可知
≠1,k![]()
![]()
从而![]()
所以
是等差数列,公差为1。
(Ⅱ)证明:
,
,可得
,从而![]()
=1.由(Ⅰ)有
![]()
所以![]()
因此,
以下分两种情况进行讨论:
当n为偶数时,设n=2m(
)
若m=1,则
.
若m≥2,则
+
![]()
所以![]()
(2)当n为奇数时,设n=2m+1(
)
![]()
![]()
所以
从而
···
综合(1)(2)可知,对任意
,
,有![]()
证法二:(i)证明:由题设,可得![]()
所以![]()
![]()
由
可知
。可得
,
所以
是等差数列,公差为1。
(ii)证明:因为
所以
。
所以
,从而
,
。于是,由(i)可知所以
是公差为1的等差数列。由等差数列的通项公式可得
=
,故
。
从而
。
所以
,由
,可得
。
于是,由(i)可知![]()
以下同证法一。
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