问题 解答题
已知数列{an}中,a2=1,前n项和为Sn,且Sn=
n(an-a1)
2

(1)求a1,a3
(2)求证:数列{an}为等差数列,并写出其通项公式;
(3)设lgbn=
an+1
3n
,试问是否存在正整数p,q(其中1<p<q),使b1,bp,bq成等比数列?若存在,求出所有满足条件的数组(p,q);若不存在,说明理由.
答案

(1)令n=1,则a1=S1=

1(a1-a1)
2
=0,

令n=3,则S3=

3(a3-a1)
2
,即0+1+a3=
3a3
2
,解得a3=2;   

(2)证明:由Sn=

n(an-a1)
2
,即Sn=
nan
2
①,得Sn+1=
(n+1)an+1
2
②,

②-①,得(n-1)an+1=nan ③,

于是,nan+2=(n+1)an+1 ④,

③+④,得nan+2+nan=2nan+1,即an+2+an=2an+1

又a1=0,a2=1,a2-a1=1,

所以数列{an}是以0为首项,1为公差的等差数列.

所以an=n-1.                                          

(3)假设存在正整数数组(p,q),使b1,bp,bq成等比数列,

则lgb1,lgbp,lgbq成等差数列,

于是,

2p
3p
=
1
3
+
q
3q
.                                       

所以,q=3q(

2p
3p
-
1
3
)(☆).易知(p,q)=(2,3)为方程(☆)的一组解.    

当p≥3,且p∈N*时,

2(p+1)
3p+1
-
2p
3p
=
2-4p
3p+1
<0,

故数列{

2p
3p
}(p≥3)为递减数列                                      

于是

2p
3p
-
1
3
2×3
33
-
1
3
<0,所以此时方程(☆)无正整数解.      

综上,存在唯一正整数数对(p,q)=(2,3),使b1,bp,bq成等比数列.

单项选择题
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