问题 解答题

已知数列{an}的首项a1=1,前n项和为Sn,数列{Sn+1}是公比为2的等比数列.

(I)求数列{an}的通项公式;

(Ⅱ)数列{Sn}中是否存在不同的三项Sm,Sn,Sk,使得Sm,Sn,Sk为等差数列?若存在,请求出满足条件的一组m,n,k的值;若不存在,请说明理由.

答案

(I)S1=a1=1,S1+1=a1+1=2.

因为数列{Sn+1}是公比为2的等比数列,所以Sn+1=(S1+1)•2n-1=2•2n-1=2n

Sn=2n-1.…(3分)

当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(2n-1)-(2n-1-1)=2n-2n-1=2n-1

当n=1时,经检验,an=2n-1也成立,

an=2n-1.…(6分)

(Ⅱ)数列{Sn}中不存在不同的三项Sm,Sn,Sk,使得Sm,Sn,Sk为等差数列.…(7分)

理由如下:假设{Sn}中存在等差数列Sm,Sn,Sk,不失一般性,不妨设Sm<Sn<Sk,即m<n<k,

则2Sn=Sm+Sk,…(9分)

由(I),Sn=2n-1,Sm=2m-1,Sk=2k-1

故2•2n-2=2m-1+2k-1,即2n+1=2m+2k,即2n+1-m=1+2k-m

由m<n<k知,上式左边为偶数,右边为奇数,不可能相等.…(11分)

故假设错误,从而数列{Sn}中不存在不同的三项Sm,Sn,Sk,使得Sm,Sn,Sk为等差数列.…(12分)

选择题
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