Question

设数列{a_n}的前n项和为S_n，如果

Sn

S2n

为常数，则称数列{a_n}为“科比数列”．
（Ⅰ）已知等差数列{b_n}的首项为1，公差不为零，若{b_n}为“科比数列”，求{b_n}的通项公式；
（Ⅱ）设数列{c_n}的各项都是正数，前n项和为S_n，若c₁³+c₂³+c₃³+…+c_n³=S_n²对任意n∈N^*都成立，试推断数列{c_n}是否为“科比数列”？并说明理由．

Answer 1

分析：（Ⅰ）设等差数列{b_n}的公差为d，根据

Sn

S2n

=k，b₁=1，整理得（4k-1）dn+（2k-1）（2-d）=0．因为对任意正整数n上式恒成立，进而可得关于k和d的方程组，求得k和d，进而求得{b_n}的通项公式．
（Ⅱ）先由题意求得a₁，当n≥2时根据c_n=S_n-S_n-1，求得数列{c_n}的通项公式，进而代入

Sn

S2n

不是常数故推断数列{c_n}不是“科比数列”．

解答：解：（Ⅰ）设等差数列{b_n}的公差为d（d≠0），

Sn

S2n

=k，因为b₁=1，则n+

1

2

n(n-1)d=k[2n+

1

2

•2n(2n-1)d]，即2+（n-1）d=4k+2k（2n-1）d．
整理得，（4k-1）dn+（2k-1）（2-d）=0．
因为对任意正整数n上式恒成立，则

d(4k-1)=0 (2k-1)(2-d)=0

，解得

d=2 k= 1 4

．
故数列{b_n}的通项公式是b_n=2n-1．
（Ⅱ）由已知，当n=1时，c₁³=S₁²=c₁²．因为c₁＞0，所以c₁=1．
当n≥2时，c₁³+c₂³+c₃³++c_n³=S_n²，c₁³+c₂³+c₃³++c_n-1³=S_n-1²．
两式相减，得c_n³=S_n²-S_n-1²=（S_n-S_n-1）（S_n+S_n-1）=c_n•（S_n+S_n-1）．
因为c_n＞0，所以c_n²=S_n+S_n-1=2S_n-c_n．
显然c₁=1适合上式，所以当n≥2时，c_n-1²=2S_n-1-c_n-1．
于是c_n²-c_n-1²=2（S_n-S_n-1）-c_n+c_n-1=2c_n-c_n+c_n-1=c_n+c_n-1．
因为c_n+c_n-1＞0，则c_n-c_n-1=1，所以数列{c_n}是首项为1，公差为1的等差数列．
所以

Sn

S2n

=

n(n+1)

2n(2n+1)

=

n+1

4n+2

不为常数，故数列{c_n}不是“科比数列”．

点评：本题主要考查等差数列的通项公式和数列求和问题．考查了学生分析问题和解决问题的能力．