Question

有一個(gè)項(xiàng)數(shù)為10的實(shí)數(shù)等比數(shù)列{a_n}，S_n（n≤0）表示該數(shù)列的前n項(xiàng)和．
（1）當(dāng)2＜k≤10時(shí)，若S_k，S₁₀，S₇成等差數(shù)列，求證a_k-1，a₉，a₆也成等差數(shù)列；
（2）研究當(dāng)k∈{3，4}時(shí)，S_k，s₁₀，S₇能否成等差數(shù)列，如果能，請(qǐng)求出公比；如果不能，并請(qǐng)說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）直接由S_k，S₁₀，S₇成等差數(shù)列，分q=1和q≠1兩種情況分別求出其對(duì)應(yīng)結(jié)論，整理即可證a_k-1，a₉，a₆也成等差數(shù)列；
（2）先把k=3代入S_k，s₁₀，S₇成等差數(shù)列，求出關(guān)于q的方程，看能否求出方程的根即可；同理k=4的求解過程一樣．
解答：解：（1）當(dāng)q=1時(shí)，由2s₁₀=s_k+s₇⇒20a₁=ka₁+7a₁⇒k=13（舍）．所以S_k，S₁₀，S₇不成等差數(shù)列．
當(dāng)q≠1時(shí)，，，，由2s₁₀=s_k+s₇得
2q¹⁰=q^k+q⁷⇒2q⁸=q^k-2+q⁵⇒2a₁q⁸=a₁q^k-2+a₁q⁵⇒2a₉=a_k-1+a₆，
即a_k-1，a₉，a₆也成等差數(shù)列
（2）當(dāng)k=3時(shí)，如果S_k，s₁₀，S₇成等差數(shù)列，則由2s₁₀=s₃+s₇得，
當(dāng)q=1時(shí)，2s₁₀=s₃+s₇顯然不成立．
當(dāng)q≠1時(shí)，2s₁₀=s₃+s₇⇒2q¹⁰=q³+q⁷，得到關(guān)于q的方程：2q⁷=1+q⁴
下面證明上述方程無解：①當(dāng)q＞1時(shí)，2q⁷=q⁷+q⁷＞1+q⁷＞1+q⁴，方程：2q⁷=1+q⁴無解；
②當(dāng)0＜q＜1時(shí)，1+q⁴＞2q²＞2q⁷，方程：2q⁷=1+q⁴無解；
③當(dāng)q＜0時(shí)，1+q⁴＞0＞2q⁷，方程：2q⁷=1+q⁴無解；
綜上所述：方程：2q⁷=1+q⁴無解．
即k=3，假設(shè)S_k，s₁₀，S₇成等差數(shù)列是錯(cuò)誤的，S_k，s₁₀，S₇不成等差數(shù)列．
當(dāng)k=4時(shí)，如果s₄，s₁₀，，s₇成等差數(shù)列，則由2s₁₀=s₄+s₇得，
當(dāng)q=1時(shí)，2s₁₀=s₄+s₇顯然不成立；
當(dāng)q≠1時(shí)，由2s₁₀=s₄+s₇⇒2q¹⁰=q⁴+q⁷，得到關(guān)于q的方程2q⁶=1+q³，
分解因式得：（2q³+1）（q³-1）=0⇒q=-或q=1（舍）．
綜上所述：當(dāng)k=4時(shí)，當(dāng)q=1，s₄，s₁₀，，s₇不成等差數(shù)列；
當(dāng)q=-時(shí)，s₄，s₁₀，s₇成等差數(shù)列．
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查等差數(shù)列和等比數(shù)列的綜合問題以及分類討論思想的應(yīng)用．在解題過程中，分類討論思想，數(shù)形結(jié)合思想，轉(zhuǎn)化思想等都是比較常用的．