问题 解答题

已知数列{an}是以d为公差的等差数列,数列{bn}是以q为公比的等比数列.

(1)若数列{bn}的前n项和为Sn,且a1=b1=d=2,S3<5b2+a88-180,求整数q的值;

(2)在(1)的条件下,试问数列{bn}中是否存在一项bk,使得bk恰好可以表示为该数列中连续P(P∈N,P≥2)项和?请说明理由;

(3)若b1=ar,b2=as≠ar,b3=at(其中t>s>r,且(s-r)是(t-r)的约数)求证:数列{bn}中每一项都是数列{an}中的项.

答案

(1)由题意知,an=2n,bn=2•qn-1,所以由S3<a88+5b2-180,

可得,b1+b2+b3<a88+5b2-180⇒b1-4b2+b3<176-180⇒q2-4q+3<0.

解得1<q<3,又q为整数,所以q=2;

(2)不存在这样的项.理由如下:

假设数列{bn}中存在一项bk,满足bk=bm+bm+1+bm+2+…+bm+p-1

因为bn=2n,∴bk>bm+p-1⇒2k>2m+p-1⇒k>m+p-1⇒k≥m+p(*),

又bk=2k=bm+bm+1+bm+2+…+bm+p-1=2m+2m+1++2m+p-1=

2m(2p-1)
2-1
=2m+p-2m<2m+p

所以k<m+p,此与(*)式矛盾.

所以,这样的项bk不存在;

(Ⅲ)由b1=ar,得b2=b1q=arq=as=ar+(s-r)d,

则d=

ar(q-1)
s-r

又b3=b1q2=arq2=at=ar+(t-r)d⇒arq2-ar=(t-r)•

ar(q-1)
s-r

从而ar(q+1)(q-1)=ar(q-1)•

t-r
s-r

因为as≠ar⇒b1≠b2,所以q≠1,又ar≠0,

故q=

t-r
s-r
-1.又t>s>r,且(s-r)是(t-r)的约数,

所以q是整数,且q≥2,

对于数列中任一项bi(这里只要讨论i>3的情形),

有bi=arqi-1=ar+ar(qi-1-1)

=ar+ar(q-1)(1+q+q2++qi-2

=ar+d(s-r)(1+q+q2++qi-2

=ar+[((s-r)(1+q+q2++qi-2)+1)-1]•d,

由于(s-r)(1+q+q2++qi-2)+1是正整数,所以bi一定是数列{an}的项.

故得证.

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