题目内容
【题目】在无穷数列
中,
,记
前
项中的最大项为
,最小项为
,令
.
(1)若
的前
项和
满足
.
①求
;
②是否存在正整数
满足
?若存在,请求出这样的
,若不存在,请说明理由.
(2)若数列
是等比数列,求证:数列
是等比数列.
【答案】(1)①
;②存在,
,
或
;(2)证明见解析
【解析】
(1)①根据
,先求出
,再由
,求出
,即可得出
;
②先假设存在满足条件的正整数
满足题意,得出
,设
,研究其增减性,设
,得
,设
,研究其增减性,进而可得出结果;
(2)因为
,且
、
分别为
前
项中的最大项和最小项,所以
,
,设数列
的公比为
,显然
,分别讨论
,
,
,三种情况,即可得出结果.
解:①在
中,令
,得
,解得
,∴
,
当
时,
,
综上
.
显然
为单调递增数列,所以
,
,所以
.
②假设存在满足条件的正整数
,则
,所以
,
设
,则
,所以
,
由
,得
,∴
,则
,
当
时,
显然不成立,
当
时,
,
设
,则
,
,得
,
设
,则
恒成立,
所以数列
单调递减,而
,
,
,则
时,
恒成立,
故方程
的解有且仅有
,
或
,
,
故满足条件的
存在,
,
或
.
(2)证明:因为
,且
、
分别为
前
项中的最大项和最小项,
所以
,
,设数列
的公比为
,显然
,
①当
时,
,得
,
若
,则
,由
与
的含义可知
与
不可能同时成立,
故
,则
,则
,
,∴
,∴
,
所以数列
是等比数列.
②当
时,
,得
,
∴
,∴
恒成立,而
,所以
,∴
恒成立,
∴
,
,代入
得
,即
,
所以数列
是等比数列.
③当
时,
,得
,
∴
,∴
恒成立,而
,所以
,∴
恒成立,
∴
,
,代入
得
,即
,
所以数列
是等比数列.
综上①②③,数列
是等比数列.
练习册系列答案
相关题目