(本小题满分16分)
设数列的前项和为。若对任意的正整数,总存在正整数,使得,则称是“数列”。
(1)若数列的前项和,证明:是“数列”;
(2)设是等差数列,其首项,公差。若是“数列”,求的值;
(3)证明:对任意的等差数列,总存在两个“数列”和,使得成立。
(1)由已知,当时,。于是对任意的正整数,总存在正整数,使得,所以是“数列”。
(2)由已知,得。因为是“数列”,所以存在正整数,使得,即,于是。因为,所以,故,从而。当时,,是小于的整数,。于是对任意的正整数,总存在正整数,使得,所以是“数列”。因此的值为。
(3)设等差数列的公差为,则。令,,则。下证是“数列”。设的前项和为,则。于是对任意的正整数,总存在正整数,使得,所以是“数列”。同理证也是“数列”。所以,对任意的等差数列,总存在两个“数列”和,使得成立。
本题主要考查等差数列、等比数列以及自定义数列的推理和证明。
(1)根据数列和求出数列的通项公式,再根据新数列的定义找二者之间的关系;
(2)先分别表示出数列的通项以及前项和公式,再根据新数列的定义列方程求公差;
(3)本题的关键是把等差数列按照新数列的定义那个方向进行拆分。