解答题已知数列{an}的前n项和Sn和通项an满足(n∈N*,q是大于0的常数,且q≠1),数列{bn}是公比不为q的等比数列,cn=an+bn.
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)设q=2,bn=3n,是否存在实数λ,使数列cn+1+λcn是等比数列?若存在,求出所有可能的实数λ的值,若不存在说明理由;
(Ⅲ)数列{cn}是否能为等比数列?若能,请给出一个符合的条件的q和bn的组合,若不能,请说明理由.
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解:(Ⅰ)当n≥2时,,
整理得an=qan-1
又由,得a1=q
结合q>0知,数列an是首项为q公比为q的等比数列,
∴an=q?qn-1=qn
(Ⅱ)结合(Ⅰ)知,当q=2时,an=2n,所以cn=2n+3n
假设存在实数λ,使数列cn+1+λcn是等比数列,则对任意n≥2有
(cn+1+λcn)2=(cn+2+λcn+1)(cn+λcn-1),将cn=2n+3n代入上式,得:
[2n+1+3n+1+λ(2n+3n)]2=[2n+2+3n+2+λ(2n+1+3n+1)]?[2n+3n+λ(2n-1+3n-1)],
即[(2+λ)2n+(3+λ)3n]2=[(2+λ)2n+1+(3+λ)3n+1][(2+λ)2n-1+(3+λ)3n-1],
整理得(2+λ)(3+λ)?2n?3n=0,解得λ=-2或λ=-3.
故存在实数实数λ=-2或-3,使使数列cn+1+λcn是等比数列.
(Ⅲ)数列{cn}不可能为等比数列.
理由如下:设等比数列{bn}的公比分别为p,则由题设知p≠q,则cn=qn+b1pn-1
为证{cn}不是等比数列只需证c22≠c1?c3.
事实上,c22=(q2+b1p)2=q4+2q2b1p+b12p2,①
c1?c3=(q+b1)(q3+b1p2)=q4+b12p2+b1q(p2+q2),.②
②-①得
c1c3-c22=b1q(p2+q2-2pq)
由于p≠q时,p2+q2>2pq,又q及等比数列的首项b1均不为零,
所以c1c3-c22≠0,即c22≠c1?c3.故{cn}不是等比数列.解析分析:(I)利用数列的项与前n项和的关系将项与和的关系转化为项的递推关系,据等比数列的定义判断出是等比数列,求出通项.(II)据等比数列等价于从第二项起,每一项都为前后两项的等比中项,列出等式,求出λ的值.(III)求出前三项,通过前三项不能成等比数列,证得数列不能成等比数列.点评:利用Sn求an时,注意要分n≥2和n=1两段求,在判断求出的两段是否能合成一段;证明数列是等比数列与证明一个数列不是等比数列的区别:若是,需证得任意三项成等比数列,若不是,只需证的前三项不是等比数列即可.