已知数列{an},记A(n)=a1+a2+a3+…+an,B(n)=a2+a3+a4+…+an+1,C(n)=a3+a4+a5+…+an+2,(n=1,2,3,…),并且对于任意n∈N*,恒有an>0成立.
(1)若a1=1,a2=5,且对任意n∈N*,三个数A(n),B(n),C(n)组成等差数列,求数列{an}的通项公式;
(2)证明:数列{an}是公比为q的等比数列的充分必要条件是:对任意n∈N*,三个数A(n),B(n),C(n)组成公比为q的等比数列.
(1)由题意可得2B(n)=A(n)+C(n),
代入可得2(a2+a3+a4+…+an+1)=(a1+a2+a3+…+an)+(a2+a3+a4+…+an+1),
化简可得an+2-an+1=a2-a1=4,n∈N*,所以.
∴数列{an}的通项公式an=4n-3,n∈N*
(2)(必要性)若数列{an}是公比为q的等比数列,
则
=B(n) A(n)
=q,a2+a3+…+an+1 a1+a2+…an
=C(n) B(n)
=q,a3+a4+…+an+2 a2+a3+…an+1
所以A(n)、B(n)、C(n)组成公比为q的等比数列.
(充分性):若对于任意n∈N*,三个数A(n),B(n),C(n)组成公比为q的等比数列,
则B(n)=qA(n),C(n)=qB(n),
于是C(n)-B(n)=q[B(n)-A(n)],得an+2-a2=q(an+1-a1),即an+2-qan+1=a2-a1.
由n=1有B(1)=qA(1),即a2=qa1,从而an+2-qan+1=0.
因为an>0,所以
=an+2 an+1
=q,故数列{an}是首项为a1,公比为q的等比数列.a2 a1
综上可得,数列{an}是公比为q的等比数列的充要条件是对任意的n∈N*,都有A(n)、B(n)、C(n)组成公比为q的等比数列.