Question

設各項都是正整數的無窮數列滿足：對任意，有．記．
（1）若數列是首項，公比的等比數列，求數列的通項公式；
（2）若，證明：；
（3）若數列的首項，，是公差為1的等差數列．記，，問：使成立的最小正整數是否存在？并說明理由．

Answer 1

（1）；（2）參考解析；（3）存在5

試題分析：（1）由于數列是首項，公比的等比數列，所以通項公式為.由于數列為遞增數列，所以都符合.即可得到數列的通項公式.
（2）由于各項都是正整數的無窮數列，所以利用反正法的思想，反證法排除和即可得到證明.
（3）由各項都是正整數，所以由可得到.所以可得到.從而可得到是公差為1的等差數列.再根據求和公式以及解不等式的知識求出結論.
試題解析：（1），
；
（2）根據反證法排除和
證明：假設，又，所以或
①當時，與矛盾，所以；
②當時，即，即，又，所以與矛盾；
由①②可知．
（3）首先是公差為1的等差數列，
證明如下：
時，
所以，
即
由題設又
即是等差數列．又的首項，所以，，對此式兩邊乘以2，得

兩式相減得
，即，當時，，即存在最小正整數5使得成立．
注：也可以歸納猜想后用數學歸納法證明．