问题 解答题
公差d≠0的等差数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=2+
2
S3=12+3
2

(Ⅰ)求数列{an}的通项公式an及其前n项和Sn
(Ⅱ)记bn=an-
2
,若自然数η1,η2,…,ηk,…满足1≤η1<η2<…<ηk<…,并且bη1bη2,…,bη_,…成等比数列,其中η1=1,η2=3,求ηk(用k表示);
(Ⅲ)记cn=
Sn
n
,试问:在数列{cn}中是否存在三项cr,cs,ct(r<s<t,r,s,t∈N*)恰好成等比数列?若存在,求出此三项;若不存在,请说明理由.
答案

(Ⅰ)∵a1=2+

2
S3=3a1+3d=12+3
2
,∴d=2

所以an=2n+

2
Sn=n2+(
2
+1)n

(Ⅱ)由题意,bn=2n,首项b1=2,又数列bη1bη2,,bη_

的公比q=

b3
b1
=3

bηk=2•3k-1,又bηk=2ηk,∴ηk=3k-1

(Ⅲ)易知cn=n+

2
+1,假设存在三项cr,cs,ct成等比数列,则cs2=cr•ct

[s+(

2
+1)]2=[r+(
2
+1)][t+(
2
+1)],

整理得(2s-r-t)

2
=rt+r+t-s2-2s

①当2s-r-t≠0时,

2
=
rt+r+t-s2-2s
2s-r-t

∵r,s,t∈N*,∴

rt+r+t-s2-2s
2s-r-t

有理数,这与

2
为无理数矛盾

②当2s-r-t=0时,则rt+r+t-s2-2s=0,从而

s2=rt
2s-r-t=0

解得r=t,这与r<t矛盾.

综上所述,不存在满足题意的三项cr,cs,ct

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