问题 解答题
在等差数列{an}中,a1+a2=5,a3=7,记数列{
1
anan+1
}的前n项和为Sn
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)是否存在正整数m、n,且1<m<n,使得S1、SntSn成等比数列?若存在,求出所有符合条件的m,n值;若不存在,请说明理由.
答案

(1)设等差数列{an}的公差为d,因为

a1+a2=-5
a3=7
,即
2a1+d=5
a1+2d=7
…2

解得

a1=1
d=3
…3

∴an=a1+(n-1)d=1+3(n-1)=3n-2

∴数列{an}的通项公式为an=3n-2(n∈N*)…4

(2)∵

1
anan+1
=
1
(3n-2)(3n+1)
=
1
3
1
3n-2
-
1
3n+1
)…5

∴数列{

1
anan+1
}的前n项和

Sn=

1
a1a2
+
1
a2a3
+…+
1
anan+1

=

1
3
(1-
1
4
)+
1
3
1
4
-
1
7
)+
1
3
1
7
-
1
10
)+…+
1
3
1
3n-5
-
1
3n-2
)+
1
3
1
3n-2
-
1
3n+1

=

1
3
(1-
1
3n+1
)=
n
3n+1
…7

假设存在正整数m、n,且1<m<n,使得S1、Sm、Sn成等比数列,

Sm2=S1•Sn…8

(

m
3m+1
)2=
1
4
×
n
3n+1
…9

∴n=

4m2
-3m2+6m+1

因为n>0,所以-3m2+6m+1>0,即3m2-6m-1<0,

因为m>1,所以1<m<1+

2
3
3
<3,

因为m∈N*,所以m=2…12

∴存在满意的正整数m=2,n=16,且只有一组解,即数m=2,n=16.

单项选择题
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