設數(shù)列{an}、{bn}、{cn}滿足:bn=an-an+2,cn=an+2an+1+3an+2(n=1,2,3,…),
證明:{an}為等差數(shù)列的充分必要條件是{cn}為等差數(shù)列且bn≤bn+1(n=1,2,3,…)
分析:本小題主要考查等差數(shù)列、充要條件等基礎知識,考查綜合運用數(shù)學知識分析問題、解決問題的能力.理解公差d的涵義,能把文字敘述轉(zhuǎn)化為符號關系式.利用遞推關系是解決數(shù)列的重要方法,要求考生熟練掌握等差數(shù)列的定義、通項公式及其由來.
解答:證明:(必要性)
設是{a
n}公差為d
1的等差數(shù)列,則
b
n+1-b
n=(a
n+1-a
n+3)-(a
n-a
n+2)=(a
n+1-a
n)-(a
n+3-a
n+2)=d
1-d
1=0
所以b
n≤b
n+1(n=1,2,3,)成立.
又c
n+1-c
n=(a
n+1-a
n)+2(a
n+2-a
n+1)+3(a
n+3-a
n+2)=d
1+2d
1+3d
1=6d
1(常數(shù))(n=1,2,3,)
所以數(shù)列{c
n}為等差數(shù)列.
(充分性)
設數(shù)列{c
n}是公差為d
2的等差數(shù)列,且b
n≤b
n+1(n=1,2,3,)
∵c
n=a
n+2a
n+1+3a
n+2①
∴c
n+2=a
n+2+2a
n+3+3a
n+4②
①-②得c
n-c
n+2=(a
n-a
n+2)+2(a
n+1-a
n+3)+3(a
n+2-a
n+4)=b
n+2b
n+1+3b
n+2∵c
n-c
n+2=(c
n-c
n+1)+(c
n+1-c
n+2)=-2d
2∴b
n+2b
n+1+3b
n+2=-2d
2③
從而有b
n+1+2b
n+2+3b
n+3=-2d
2④
④-③得(b
n+1-b
n)+2(b
n+2-b
n+1)+3(b
n+3-b
n+2)=0⑤
∵b
n+1-b
n≥0,b
n+2-b
n+1≥0,b
n+3-b
n+2≥0,
∴由⑤得b
n+1-b
n=0(n=1,2,3,),
由此不妨設b
n=d
3(n=1,2,3,)
則a
n-a
n+2=d
3(常數(shù)).
由此c
n=a
n+2a
n+1+3a
n+2=c
n=4a
n+2a
n+1-3d
3從而c
n+1=4a
n+1+2a
n+2-5d
3,
兩式相減得c
n+1-c
n=2
(a
n+1-a
n)-2d
3因此
an+1-an=(cc+1-cc)+d3=d2+d3(常數(shù))(n=1,2,3,)
所以數(shù)列{a
n}公差等差數(shù)列.
綜上所述::{a
n}為等差數(shù)列的充分必要條件是{c
n}為等差數(shù)列且b
n≤b
n+1(n=1,2,3,…)
點評:有關充要條件的證明問題,要分清哪個是條件,哪個是結論,由“條件”?“結論”是證明命題的充分性,由“結論”、“條件”是證明命題的必要性.證明要分兩個環(huán)節(jié):一是充分性;二是必要性.