已知数列 $\{a_n\}$ 的各项均为非零实数,且对于任意的正整数 $n$,都有$$(a_1+a_2+\cdots+a_n)^2=a_1^3+a_2^3+\cdots+a_n^3.$$
【难度】
【出处】
2012年全国高中数学联赛(一试)
【标注】
  • 数学竞赛
    >
    数列
    >
    数列通项
  • 数学竞赛
    >
    数列
    >
    数列通项
  1. 当 $n=3$ 时,求所有满足条件的数列 $a_1,a_2,a_3$;
    标注
    • 数学竞赛
      >
      数列
      >
      数列通项
    答案
    $1,2,3$ 或 $1,2,-2$ 或 $1,-1,1$
    解析
    当 $n=1$ 时,$$a_1^2=a_1^3,$$由 $a_1\ne0$,得 $a_1=1$.
    当 $n=2$ 时,$$(1+a_2)^2=1+a_2^3,$$由 $a_2\ne0$,得 $a_2=2$ 或 $a_2=-1$.
    当 $n=3$ 时,$$(1+a_2+a_3)^2=1+a_2^3+a_3^3,$$若 $a_2=2$,得 $a_3=3$ 或 $a_3=-2$;
    若 $a_2=-1$,得 $a_3=1$.
    综上,满足条件的数列有 $3$ 个:$1,2,3$ 或 $1,2,-2$ 或 $1,-1,1$.
  2. 是否存在满足条件的无穷数列 $\{a_n\}$,使得 $a_{2013}=-2012$?若存在,求出这样的无穷数列的一个通项公式;若不存在,说明理由.
    标注
    • 数学竞赛
      >
      数列
      >
      数列通项
    答案
    存在,$a_n=\begin{cases}n,&1\leqslant n\leqslant2012,\\2012(-1)^n,&n\geqslant2013\end{cases}$
    解析
    令 $S_n=a_1+a_2+\cdots+a_n$,由题意得$$S_n^2=a_1^3+a_2^3+\cdots+a_n^3(n\in\mathbb N^*),$$从而$$(S_n+a_{n+1})^2=a_1^3+a_2^3+\cdots+a_n^3+a_{n+1}^3.$$两式相减,结合 $a_{n+1}\ne0$,得$$2S_n=a_{n+1}^2-a_{n+1}.$$当 $n=1$ 时,由 $(1)$ 知,$a_1=1$.
    当 $n\geqslant2$ 时,$$2a_n=2(S_n-S_{n-1})=(a_{n+1}^2-a_{n+1})-(a_n^2-a_n),$$即$$(a_{n+1}+a_n)(a_{n+1}-a_n-1)=0,$$所以 $a_{n+1}=-a_n$ 或 $a_{n+1}=a_n+1$.
    又因为$$a_1=1 , a_{2013}=-2012,$$所以存在如下形式的无穷数列满足条件:$$a_n=\begin{cases}n,&1\leqslant n\leqslant2012,\\2012(-1)^n,&n\geqslant2013.\end{cases}$$
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
0.119217s