设数列{an}、{bn}、{cn}满足:bn=an-an+2,cn=an+2an+1+3an+2(n=1,2,3,…),
证明:{an}为等差数列的充分必要条件是{cn}为等差数列且bn≤bn+1(n=1,2,3,…)
分析:本小题主要考查等差数列、充要条件等基础知识,考查综合运用数学知识分析问题、解决问题的能力.理解公差d的涵义,能把文字叙述转化为符号关系式.利用递推关系是解决数列的重要方法,要求考生熟练掌握等差数列的定义、通项公式及其由来.
解答:证明:(必要性)
设是{a
n}公差为d
1的等差数列,则
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(常数)(n=1,2,3,)
所以数列{c
n}为等差数列.
(充分性)
设数列{c
n}是公差为d
2的等差数列,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
从而有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,),
由此不妨设b
n=d
3(n=1,2,3,)
则a
n-a
n+2=d
3(常数).
由此c
n=a
n+2a
n+1+3a
n+2=c
n=4a
n+2a
n+1-3d
3从而c
n+1=4a
n+1+2a
n+2-5d
3,
两式相减得c
n+1-c
n=2
(a
n+1-a
n)-2d
3因此
an+1-an=(cc+1-cc)+d3=d2+d3(常数)(n=1,2,3,)
所以数列{a
n}公差等差数列.
综上所述::{a
n}为等差数列的充分必要条件是{c
n}为等差数列且b
n≤b
n+1(n=1,2,3,…)
点评:有关充要条件的证明问题,要分清哪个是条件,哪个是结论,由“条件”?“结论”是证明命题的充分性,由“结论”、“条件”是证明命题的必要性.证明要分两个环节:一是充分性;二是必要性.