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已知数列 {an},{bn} 的各项均为正数,a1=2,bn+2=bn+1+2bn(n∈N∗), 且 b2n≤an≤b2n+1 对任意 n∈N∗ 恒成立. 则下列说法正确的是

  • A. 若 {an},{bn} 均为等比数列,则 an=2×4n−1
  • B. 若 b2>2b1, 则数列 {an} 的任意三项均不能构成等差数列
  • C. 数列 {bn} 中最多能取出三项构成等差数列
  • D.存在 b1,b2 以及数列 {an},使得数列 {an} 为无穷等差数列
解

  • A 设 {an},{bn} 的公比分别为 q1,q2, 首先由条件得 q22=q2+2⇒q2=2, 因此不等式等价于b1⋅22n−1≤a1q1n−1≤b1⋅22n⟺0<a1b1q≤(4q)n≤2a1b1q.
    因此只有 q=4, 故 A 正确.
  • B 用归纳法证明: b2n>2b2n−1,n∈N∗. 由选项条件,这对 n=1 成立; 假设对 n=k 成立,则 n=k+1 时 b2k+2−2b2k+1=−b2k+1+2b2k=b2k−2b2k−1>0.
    因此结论得证. 利用结论,可得 an+2≥b2n+4>2b2n+3≥2an+1.
    如果有 ai,aj,ak(i<j<k) 构成等差数列,则 2aj=ak+ai. 但是 ak≥2ak−1≥2aj⇒ak+ai>2aj, 因此确实找不到三项构成等差数列,B 正确.
  • C 思路与 B 类似. 反设存在四项 bi,bj,bk,bl(i<j<k<l) 构成等差数列,则 bi+bl=bj+bk. 但是 bl>bl−1+bl−2≥bk+bj⇒bl+bi>bk+bj,
    因此最多能取出三项构成等差数列. 另一方面,取 b1=b2=1, 则 b3=3,b4=5, 因此取 b2,b3,b4 构成三项的等差数列.
  • D 如果没有理解错,选项指 {an} 为等差数列而非 {an} 有无穷项构成等差数列.这样,公差d=an+1−an≥b2n+2−b2n+1=2b2n⇒b2n<+∞,
    但 limn→∞bn=+∞ (由于 bn 从第二项开始单调,由单调有界收敛定理,{bn} 或者收敛或者趋于无穷,但如果收敛到 b, 则由递推式得 b=0 舍去), 这与 b2n<+∞ 矛盾! 故 D 不正确.

综上,答案是 ABC.