题目:
(Ⅰ)已知函数f(x)=
(Ⅱ)设{cn}为首项是c1,公差d≠0的等差数列,求证:“数列{cn}中任意不同两项之和仍为数列{cn}中的项”的充要条件是“存在整数m≥-1,使c1=md”. |
答案:
(Ⅰ)因为
=f(an+1
)=an
,an
+1an
所以
=1 an+1
+1,1 an
即
-1 an+1
=1,1 an
=1+(n-1)=n,1 an
即an=
.(4分)1 n2
因为Sn=
[2 2
+(1 an
+1)n]=2
n2+(1+2 2
)n,2 2
当n=1时,S1=b1=
+1,2
当n≥2时,bn=Sn-Sn-1=1+
n,2
所以bn=
n+1(n∈N*).(6分)2
又因为b4+b6=4
+1+62
+1=102
+2,2
所以令bt=10
+2 (t∈N*),2
则10
+2=2
t+1;2
得到t=10+
与t∈N*矛盾,2 2
所以b4+b6不在数列{bn}中.(8分)
(Ⅱ)充分性:若存在整数m≥-1,使c1=md.
设cr,ct为数列{cn}中不同的两项,
则cr+ct=c1+(r-1)d+c1+(t-1)d=c1+(r+m+t-2)d=c1+[(r+m+t-1)-1]d.
又r+t≥3且m≥-1,所以r+m+t-1≥1.
即cr+ct是数列{cn}的第r+m+t-1项.(11分)
必要性:若数列{cn}中任意不同两项之和仍为数列{cn}中的项,
则cs=c1+(s-1)d,ct=c1+(t-1)d,
(s,t为互不相同的正整数)
则cs+ct=2c1+(s+t-2)d,令cs+ct=cl,
得到2c1+(s+t-2)d=c1+(l-1)d(n,t,s∈N*),
所以c1=(l-s-t+1)d,
令整数m=l-s-t+1,所以c1=md. (14分)
下证整数m≥-1
若设整数m<-1,则-m≥2.令k=-m,
由题设取c1,ck使c1+ck=cr(r≥1)
即c1+c1+(k-1)d=c1+(r-1)d,
所以md+(-m-1)d=(r-1)d
即rd=0与r≥1,d≠0相矛盾,所以m≥-1.
综上,数列{cn}中任意不同两项之和仍为数列{cn}中的项的充要条件是存在整数m≥-1,使c1=md.(16分)