问题 解答题
设无穷等差数列{an}的前n项和为Sn
(Ⅰ)若首项a1=
3
2
,公差d=1.求满足Sk2=(Sk)2的正整数k;
(Ⅱ)求所有的无穷等差数列{an},使得对于一切正整数k都有Sk2=(Sk)2成立.
答案

(Ⅰ)∵首项a1=

3
2
,公差d=1.

Sn=na1+

n(n-1)
2
d=
3
2
n+
n(n-1)
2
=
1
2
n2+n,

Sk2=(Sk)2

1
2
(k2)2+k2=(
1
2
k2+k )2

1
4
k4k3=0,

∵k是正整数,∴k=4.…(5分)

(Ⅱ)设数列

a
2
的公差为d,

则在Sk2=(Sk)2中分别取k=1,和k=2得

S1=(S1)2
S4=(S2)2

a1=a12,①
4a1+6d=(2a1+d)2,②

由①得a1=0或a1=1,

当a1=0时,代入②得d=0或d=6.若a1=0,d=0则本题成立;

若a1=0,d=6,则an=6(n-1),

由S3=18,(S32=324,S9=216知S9≠(S32,故所得数列不符合题意;

当a1=1时,代入②得4+6d=(2+d)2

解得d=0或d=2.

若a=1,d=0则an=1,Sn=n从而Sk2=(Sk)2成立;

若a1=1,d=2,则an=2n-1,Sn=n2

从而Sk2=(Sk)2成立.

综上所述,只有3个满足条件的无穷等差数列:

①an=0; ②an=1;③an=2n-1.

解答题
单项选择题