问题 解答题
如果一个数列的各项的倒数成等差数列,我们把这个数列叫做调和数列
(1)若a2,b2,c2成等差数列,证明b+c,c+a,a+b成调和数列;
(2)设Sn是调和数列{
1
n
}
的前n项和,证明对于任意给定的实数N,总可以找到一个正整数m,使得当n>m时,Sn>N.
答案

证明:(1)欲证b+c,c+a,a+b成调和数列,

只须证

2
c+a
=
1
b+c
+
1
a+b

只须证2(b+c)(a+b)=(c+a)(a+b)+(c+a)(b+c)

化简后,只须证2b2=a2+c2

因为a2,b2,c2成等差数列,所以2b2=a2+c2成立

所以b+c,c+a,a+b成调和数列

(2)Sn=1+

1
2
+
1
3
+…+
1
n

S2k=1+
1
2
+
1
3
+…+
1
2k
  >1+
1
2
+(
1
4
+
1
4
)+(
1
8
+
1
8
+
1
8
+
1
8
)
  +…+(
1
2k
+
1
2k
+ …+
1
2k
)
 = 1+
1
2
+
1
2
+…+
1
2
=1+
k
2

对于任一给定的N,欲使Sn>N,

只须1+

k
2
>N,

即k>2(N-1),

取m=[22(N-1)]+1(其中[22(N-1)]表示22(N-1)的整数部分),

则当n>m时,Sn>N.

(本题解法和答案不唯一)

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