可以证明,对任意的n∈N*,有(1+2+…+n)2=13+23+…+n3成立.下面尝试推广该命题:
(1)设由三项组成的数列a1,a2,a3每项均非零,且对任意的n∈{1,2,3}有(a1+a2+…+an)2=a13+a23+…+an3成立,求所有满足条件的数列;
(2)设数列{an}每项均非零,且对任意的n∈N*有(a1+a2+…+an)2=a13+a23+…+an3成立,数列{an}的前n项和为Sn.求证:an+12-an+1=2Sn,n∈N*;
(3)是否存在满足(2)中条件的无穷数列{an},使得a2011=2009?若存在,写出一个这样的无穷数列(不需要证明它满足条件); 若不存在,说明理由.在线课程解:(1)取n=1,有a12=a13,又a1≠0,所以a1=1.
取n=2,有(1+a2)2=1+a23,于是a2(a2-2)(a2+1)=0,又a2≠0,所以a2=-1或2.
取n=3,有(1+a2+a3)2=1+a23+a33,
当a2=-1时,a32=a33,又a3≠0,所以a3=1.
当a2=2时,(1+2+a3)2=1+23+a33,整理得a3(a3-3)(a3+2)=0,所以a3=3或-2.
综上,说有满足条件的数列为1,-1,1,或1,2,3,或1,2,-2.
(2)由已知,Sn2=a13+a23+…+an3,用n+1替换n,得到(Sn-an+1)2=a13+…+an+13,两式相减,
有an+13-(Sn-an+1)2-Sn2=(2Sn-an+1)an+1,因an+1≠0,所以an+12-an+1=2Sn,n∈N+
(3)存在,1,-1,1,2,3,…,2008,2009,2010,…是一个满足条件的无穷数列.
分析:(1)取n=1,求出首项a1的值,取n=2,求出a2的值,取n=3,可求出a3的值,从而求出所求;
(2)由已知,Sn2=a13+a23+…+an3,用n+1替换n,得到(Sn-an+1)2=a13+…+an+13,两式相减,可证得结论;
(3)满足(2)中条件的数列递推式为an+1=an+1或-an.所以符合a2011=2009的数列的前2011项为1,2,…,k-1,k-k,k,k-1,…,2009,之后的项只需满足递推式即可.但要注意不能出现值为0的项.
点评:本题主要考查了数列的应用,同时考查了数列的求和,同时考查了推理能力,属于中档题.
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