Question

记A（n）=a1+a2+…+an，B（n）=a2+a3+…+an+1，

已知数列{an}的各项均为正数，记A（n）=a1+a2+…+an，B（n）=a2+a3+…+an+1，C（n）=a3+a4+…+an+2，n=1，2，…．
（1）若a1=1，a2=5，且对任意n∈N*，三个数A（n），B（n），C（n）组成等差数列，求数列{an}的通项公式．
（2）证明：数列{an}是公比为q的等比数列的充分必要条件是：对任意n∈N*，三个数A（n），B（n），C（n）组成公比为q的等比数列．

Answer 1

解：（1）∵对任意n∈N*，三个数A（n），B（n），C（n）组成等差数列，
∴B（n）-A（n）=C（n）-B（n），
即an+1-a1=an+2-a2，亦即an+2-an+1=a2-a1=4．
故数列{an}是首项为1，公差为4的等差数列，于是an=1+（n-1）×4=4n-3．
（2）证明：（必要性）：若数列{an}是公比为q的等比数列，对任意n∈N*，有an+1=anq．由an＞0知，A（n），B（n），C（n）均大于0，于是
B(n) :A(n)=(a2+a3+…+an+1 ): (a1+a2+…+an )
=q(a1+a2+…+an):a1+a2+…+an
=q，
C(n):B(n)
=(a3+a4+…+an+2):(a2+a3+…+an+1)
=q(a2+a3+…+an+1):a2+a3+…+an+1
=q，
即B(n):A(n)=C(n):B(n)=q，
∴三个数A（n），B（n），C（n）组成公比为q的等比数列；
（充分性）：若对任意n∈N*，三个数A（n），B（n），C（n）组成公比为q的等比数列，则
B（n）=qA（n），C（n）=qB（n），
于是C（n）-B（n）=q[B（n）-A（n）]，即an+2-a2=q（an+1-a1），亦即an+2-qan+1=a2-qa1．
由n=1时，B（1）=qA（1），即a2=qa1，从而an+2-qan+1=0．
∵an＞0，
∴an+2:an+1=a2:a1=q．故数列{an}是首项为a1，公比为q的等比数列．
综上所述，数列{an}是公比为q的等比数列的充分必要条件是：对任意n∈N*，三个数A（n），B（n），C（n）组成公比为q的等比数列