已知数列 $ \left\{a_n\right\} $ 的各项均为正数,记 $ A\left(n\right)=a_1+a_2+\cdots+a_n$,$B\left(n\right)=a_2+a_3+\cdots+ a_{n+1} $,$ C\left(n\right)=a_3+a_4+\cdots+a_{n+2},n=1,2,\cdots $.
【难度】
【出处】
2012年高考湖南卷(理)
【标注】
-
若 $ a_1=1,a_2=5 $,且对任意 $ n\in {\mathbb{N}}^* $,三个数 $ A\left(n\right),B\left(n\right),C\left(n\right) $ 组成等差数列,求数列 $ \left\{a_n\right\} $ 的通项公式;标注答案解析对任意 $ n\in {\mathbb{N}}^* $,三个数 $ A\left(n\right),B\left(n\right),C\left(n\right) $ 成等差数列,所以\[ B\left(n\right)-A\left(n\right)=C\left(n\right)-B\left(n\right), \]即\[ a_{n+1}-a_1=a_{n+2}-a_2, \]亦即\[ a_{n+2}-a_{n+1}=a_2-a_1=4. \]故数列 $ \left\{a_n\right\} $ 是首项为 $ 1 $,公差为 $ 4 $ 的等差数列.于是\[ a_n=1+\left(n-1\right)\times 4=4n-3. \]
-
证明:数列 $ \left\{a_n\right\} $ 是公比为 $ q $ 的等比数列的充分必要条件是:对任意 $ n\in {\mathbb{N}}^* $,三个数 $ A\left(n\right),B\left(n\right),C\left(n\right) $ 组成公比为 $ q $ 的等比数列.标注答案解析(1)必要性:若数列 $ \left\{a_n\right\} $ 是公比为 $ q $ 的等比数列,
则对任意 $ n\in {\mathbb{N}}^* $,有 $ a_{n+1}=a_nq $,由 $ a_n>0 $ 知,$ A\left(n\right),B\left(n\right),C\left(n\right) $ 均大于 $ 0 $,于是\[\begin{split} {\dfrac{B\left(n\right)}{A\left(n\right)}}&={\dfrac{a_2+a_3+\ldots +a_{n+1}}{a_1+a_2+\cdots+a_n}}={\dfrac{q\left(a_1+a_2+\cdots+a_n\right)}{a_1+a_2+\cdots+a_n}}=q,\\ {\dfrac{C\left(n\right)}{B\left(n\right)}}&={\dfrac{a_3+a_4+\cdots+a_{n+2}}{a_2+a_3+\cdots+a_{n+1}}}={\dfrac{q\left(a_2+a_3+\cdots+a_{n+1}\right)}{a_2+a_3+\cdots+a_{n+1}}}=q, \end{split}\]即\[ {\dfrac{B\left(n\right)}{A\left(n\right)}}={\dfrac{C\left(n\right)}{B\left(n\right)}}=q. \]所以三个数 $ A\left(n\right),B\left(n\right),C\left(n\right) $ 组成公比为 $ q $ 的等比数列.
(2)充分性:若对任意 $ n\in {\mathbb{N}}^* $,三个数 $ A\left(n\right),B\left(n\right),C\left(n\right) $ 组成公比为 $ q $ 的等比数列,则\[ B\left(n\right)=qA\left(n\right),C\left(n\right)=qB\left(n\right). \]于是\[ C\left(n\right)-B\left(n\right)=q \left[B\left(n\right)-A\left(n\right)\right] ,\]得\[ a_{n+2}-a_2=q\left(a_{n+1}-a_1\right), \]即\[ a_{n+2}-qa_{n+1}=a_2-qa_1. \]由 $ n=1 $ 有 $ B\left(1\right)=qA\left(1\right) $,即 $a_2=qa_1$,从而\[ a_{n+2}-qa_{n+1}=0. \]因为 $ a_n>0 $,所以\[ {\dfrac{a_{n+2}}{a_{n+1}}}={\dfrac{a_2}{a_1}}=q. \]故数列 $ \left\{a_n\right\} $ 是首项为 $ a_1 $,公比为 $ q $ 的等比数列.
综上所述,数列 $ \left\{a_n\right\} $ 是公比为 $ q $ 的等比数列的充分必要条件是:对任意 $ n\in {\mathbb{N}}^* $,三个数 $ A\left(n\right),B\left(n\right),C\left(n\right) $ 组成公比为 $ q $ 的等比数列.
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