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若无穷数列 {an} 的前 n 项和为 Sn, 且满足 aiN(1in). 若 ck=akak1, 对任意的 2kn1, 都有 ck+1ck 恒成立,则称数列 {an} 为"完美数列".

  1. 若数列 {an} 为等差数列,且 a5=9,S5=25, 试判断数列 {an} 是否为``完美数列'', 并说明理由;
  2. (1t)Sn+(2t1)an=2t, 且数列 {an} 为"完美数列", 求实数 t 的值;
  3. 若数列 {an} 为"完美数列", 求证: 对任意的 nN 都有 anan+1.
解答

根据题干描述,{an} 是"完美数列"当且仅当 n2:an+1ananan1.

  1. {Sn} 是完美数列要求 n2, Sn+1Sn=an+1SnSn1=an, 进而 an+2an+1an. 但是根据条件,a3=S55=5<a5,产生了矛盾,故 {Sn} 不是完美数列.
  2. 根据条件联立(1t)Sn+(2t1)an=2t,(1t)Sn+1+(2t1)an+1=2t,
    作差整理得Tan+1=(2t1)an,
    anNt0,从而 an+1=2t1tan,an+2=2t1tan+1=(2t1t)2an. 结合 {an} 是完美数列,得An+2an+1an+1an(2t1t)2+122t1t=(12t1t)20t=1.
    可以验证此时 an=1 满足题意.
  3. 证明 反设存在 n0 使得 an0an0+1+1. 假设对 k0Nan0+k0an0k0,an0+k0an0+k011,
    则反设的条件保证了k0=1的成立. 又an0+k0+12an0+k0an0+k01an0+k01an0(k0+1),
    这证明了k0+1的情形. 因此根据归纳原理假设得证. 这样k取到至多an0就能使an0+k不是正整数,这与题设矛盾,故结论成立!