问题 解答题
设{an}是由正数组成的等比数列,Sn是其前n项和.
(1)证明
lgSn+lgSn+2
2
<lgSn+1

(2)是否存在常数c>0,使得
lg(Sn-c)+lg(Sn+2-c)
2
=lg(Sn+1-c)
成立?并证明你的结论.
答案

(1)证明:设{an}的公比为q,由题设a1>0,q>0.

(i)当q=1时,Sn=na1,从而

Sn•Sn+2-Sn+12

=na1•(n+2)a1-(n+1)2a12

=-a12<0

(ⅱ)当q≠1时,Sn=

a1(1-qn)
1-q
,从而

Sn•Sn+2-Sn+12=

a21
(1-qn)(1-qn+2)
(1-q)2
-
a21
(1-qn+1)2
(1-q)2

=-a12qn<0.

由(i)和(ii)得Sn•Sn+2,<Sn+12.根据对数函数的单调性,知

lg(Sn•Sn+2)<lgSn+12

lgSn+lgSn+2
2
<lgSn+1

(2)不存在.

要使

lg(Sn-c)+lg(Sn+2-c)
2
=lg(Sn+1-c).成立,则有

(Sn-c)(Sn+2-c)=(Sn+1-c)2
Sn-c>0.

分两种情况讨论:

(i)当q=1时,

(Sn-c)(Sn+2-c)=(Sn+1-c)2

=(na1-c)[(n+2)a1-c]-[(n+1)a1-c]2

=-a12<0.

可知,不满足条件①,即不存在常数c>0,使结论成立.

(ii)当q≠1时,若条件①成立,因为

(Sn-c)(Sn+2-c)-(Sn+1-c)2

=[

a1(1-qn)
1-q
-c][
a1(1-qn+2)
1-q
-c]-[
a1(1-qn+1)
1-q
-c]2

=-a1qn[a1-c(1-q)],

且a1qn≠0,故只能有a1-c(1-q)=0,即c=

a1
1-q

此时,因为c>0,a1>0,所以0<q<1.

但0<q<1时,Sn-

a1
1-q
=-
a1qn
1-q
<0,不满足条件②,即不存在常数c>0,使结论成立.

综合(i)、(ii),同时满足条件①、②的常数c>0不存在,即不存在常数c>0,使

lg(Sn-c)+lg(Sn+2-c)
2
=lg(Sn+1-c).

单项选择题
单项选择题