设{an}是由正数组成的等差数列,Sn是其前n项和
(1)若Sn=20,S2n=40,求S3n的值;
(2)若互不相等正整数p,q,m,使得p+q=2m,证明:不等式SpSq<Sm2成立;
(3)是否存在常数k和等差数列{an},使kan2-1=S2n-Sn+1恒成立(n∈N*),若存在,试求出常数k和数列{an}的通项公式;若不存在,请说明理由.
(1)在等差数列{an}中,Sn,S2n-Sn,S3n-S2n,…成等差数列,
∴Sn+(S3n-S2n)=2(S2n-Sn)
∴S3n=3 S2n-3 Sn=60…(4分)
(2)SpSq=pq(a1+ap)(a1+aq)
=pq[a12+a1(ap+aq)+apaq]
=pq(a12+2a1am+apaq)<()2[a12+2a1am+()2]
=m2(a12+2a1am+am2)=[m(a1+am)]2
=Sm2…(8分)
(3)假设存在常数k和等差数列{an},使kan2-1=S2n-Sn+1恒成立.
设an=pn+q(p,q为常数),则Kan2-1=kp2n2+2kpqn+kq2-1,
Sn=pn(n+1)+qnS2n-Sn+1=pn2+(q-)n-(p+q),
则 kp2n2+2kpqn+kp2-1=pn2+(q-n)-(p+q),
故有 | kp2=p…① | 2kpq=q-…② | kq2-1=-(p+q)…③ |
| |
,
由①得p=0或 kp=.当p=0时,由②得q=0,而p=q=0不适合③,故p≠0把 kp=代入②,得 q=-把 q=-代入③,又 kp=得 p=,从而 q=-,k=.故存在常数 k=及等差数列 an=n-满足题意.