问题 解答题

已知数列是以d为公差的等差数列,数列是以q为公比的等比数列.

(1)若数列的前n项和为Sn,且a1=b1=d=2,S3<a1004+5b2-2012,求整数q的值;

(2)在(1)的条件下,试问数列中是否存在一项bk,使得bk恰好可以表示为该数列中连续p(p∈N,p≥2)项的和?请说明理由;

(3)若b1=ar,b2=as≠ar,b3=at(其中t>s>r,且(s-r)是(t-r)的约数),求证:数列中每一项都是数列中的项.

答案

(1)由题意知,an=2n,bn=2•qn-1

所以由S3<a1004+5b2-2012,b1+b2+b3a1004+5b2-2012⇒b1-4b2+b3<2008-2012⇒q2-4q+3<0,…(3分).解得1<q<3,

又q为整数,所以q=2.…(5分)

(2)假设数列{bn}中存在一项bk,满足bk=bm+bm+1+bm+2+…+bm+p-1

因为bn=2n

bkbm+p-12k2m+p-1⇒k>m+p-1⇒k≥m+p(*)…(8分)

bk=2k=bm+bm+1+bm+2+…+bm+p-1=2m+2m+1+…+2n+p-1=

2m(2p-1)
2-1

=2m+p-2m<2m+p,所以k<m+p,此与(*)式矛盾.

所以,这要的项bk不存在…(11分)

(3)由b1=ar,得b2=b1q=arq=as=ar+(s-r)d,

d=

ar(q-1)
s-r
…(12分)

b3=b1q2=arq2=at=ar+(t-r)d⇒arq2-ar=(t-r)•

ar(q-1)
s-r

从而ar(q+1)(q-1)=ar(q-1)•

t-r
s-r

因为as≠ar⇒b1≠b2,所以q≠1,ar≠0,

q=

t-r
s-r
-1.又t>s>r,且(s-r)是(t-r)的约数,

所以q是整数,且q≥2…(14分)

对于数列中任一项bi(这里只要讨论i>3的情形),

bi=arqi-1=ar+ar(qi-1-1)=ar+ar(q-1)(1+q+q2+…+qi-2)=ar+d(s-r)(1+q+q2+…+qi-2)=ar+[((s-r)(1+q+q2+…+qi-2)+1)-1]•d

由于(s-r)(1+q+q2+…+qi-2)+1是正整数,

所以bi一定是数列的项…(16分)

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