问题 解答题
设数列{an}的各项均为正数,其前n项的和为Sn,对于任意正整数m,n,Sm+n=
2a2m(1+S2n)
-1
恒成立.
(1)若a1=1,求a2,a3,a4及数列{an}的通项公式;
(2)若a4=a2(a1+a2+1),求证:数列{an}成等比数列.
答案

解(1)由Sm+n=

2a2m(1+S2n)
-1得1+Sm+n=
2a2m(1+S2n)

令m=1,得1+Sn+1=

2a2(1+S2n)

令m=2,得1+Sn+2=

2a4(1+S2n)

②÷①得:

1+Sn+2
1+Sn+1
=
a4
a2
 (n∈N*).记
a4
a2
=q

则数列{1+Sn} (n≥2,n∈N*)是公比为q的等比数列.

1+Sn=(1+S2)qn-2 (n≥2,n∈N*)③.

n≥3时,1+Sn-1=(1+S2)qn-3④.

③-④得,an=(1+S2)qn-3(q-1) (n≥3,n∈N*).

1+Sm+n=

2a2m(1+S2n)
中,令m=n=1,得1+S2=
2a2(1+S2)

(1+S2)2=2a2(1+S2)

则1+S2=2a2,∴a2=1+a1

∵a1=1,∴a2=2.

1+Sm+n=

2a2m(1+S2n)
中,令m=1,n=2,得1+S3=
2a2(1+S4)

(4+a3)2=4(4+a3+a4)

1+Sm+n=

2a2m(1+S2n)
中,令m=2,n=1,得1+S3=
2a4(1+S2)

(4+a3)2=8a4⑥.

由⑤,⑥,解得a3=4,a4=8.

则q=2,由an=(1+S2)qn-3(q-1) (n≥3,n∈N*),

得:an=4×2n-3(2-1)=2n-1

∵a1=1,a2=2也适合上式,∴an=2n-1

(2)在1+Sm+n=

2a2m(1+S2n)
中,令m=2,n=2,得1+S4=
2a4(1+S4)

则1+S4=2a4,∴1+S3=a4

1+Sm+n=

2a2m(1+S2n)
中,令m=1,n=2,得1+S3=
2a2(1+S4)

1+S3=

2a2(1+S3+a4)
,∴a4=
2a2×2a4

则a4=4a2,∴q=

a4
a2
=2.

代入an=(1+S2)qn-3(q-1) (n≥3,n∈N*),

an=(1+S2)2n-3 (n≥3,n∈N*).

由条件a4=a2(a1+a2+1),得a1+a2+1=4.

∵a2=a1+1,a1=1,∴a2=2.

an=4×2n-3=2n-1

∵a1=1,a2=2上式也成立,

an=2n-1 (n∈N*).

故数列{an}成等比数列.

单项选择题
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