例1、(07上海春21)我们在下面的表格内填写数值:先将第1行的所有空格填上1;再把一个首项为1,公比为
的数列
依次填入第一列的空格内;然后按照“任意一格的数是它上面一格的数与它左边一格的数之和”的规则填写其它空格
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第1列 |
第2列 |
第3列 |
… |
第 |
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第1行 |
1 |
1 |
1 |
… |
1 |
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第2行 |
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第3行 |
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… |
… |
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第 |
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(1) 设第2行的数依次为
,试用
表示
的值;
(2) 设第3列的数依次为
,求证:对于任意非零实数
,
;
(3) 请在以下两个问题中选择一个进行研究 (只能选择一个问题,如果都选,被认为选择了第一问)
① 能否找到
的值,使得(2) 中的数列
的前
项
(
) 成为等比数列?若能找到,
的值有多少个?若不能找到,说明理由
② 能否找到
的值,使得填完表格后,除第1列外,还有不同的两列数的前三项各自依次成等比数列?并说明理由。
[解] (1)
,
所以 ![]()
![]()
…… 4分
(2)
,
,
,
…… 7分
由 ![]()
,
得 ![]()
…… 10分
(3) ①先设
成等比数列,由
,得
,
此时
,
,
所以
是一个公比为
的等比数列
…… 13分
如果
,
为等比数列,那么
一定是等比数列
由上所述,此时
,
,
,
,… 由于
,
因此,对于任意
,
一定不是等比数列
…… 16分
综上所述,当且仅当
且
时,数列
是等比数列
…… 18分
② 设
和
分别为第
列和第
列的前三项,
,
则
,
![]()
![]()
…… 13分
若第
列的前三项
是等比数列,则由
,得
,
, ![]()
…… 16分
同理,若第
列的前三项
是等比数列,则![]()
当
时,![]()
所以,无论怎样的
,都不能同时找到两列数 (除第1列外),使它们的前三项都成等比数列
…… 18
例2、(06广东19)已知公比为
的无穷等比数列
各项的和为9,无穷等比数列
各项的和为
。
(I)求数列
的首项
和公比
;
(II)对给定的
,设
是首项为
,公差为
的等差数列,求
的前10项之和;
(III)设
为数列
的第
项,
,求
,并求正整数
,使得
存在且不等于零。
(注:无穷等比数列各项的和即当
时该无穷等比数列前
项和的极限)
19解: (Ⅰ)依题意可知,![]()
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,
,所以数列
的的首项为
,公差
,
,即数列
的前10项之和为155.
(Ⅲ)
=
=
=
,![]()
,
=![]()
![]()
当m=2时,
=-
,当m>2时,
=0,所以m=2。
例3、(05全国Ⅰ19)设等比数列
的公比为
,前
项和
.
(Ⅰ)求
的取值范围;
(Ⅱ)设
,记
的前
项和为
,试比较
与
的大小。