Question

已知數列{a_n}的前n項和S_n=pⁿ+q（p≠0且p≠1），求證：數列{a_n}為等比數列的充要條件為q=-1．

Answer 1

證明：充分性：當q=-1時，a₁=S₁=p+q=p-1．
當n≥2時，a_n=S_n-S_n-1=p^n-1（p-1）．
當n=1時也成立．
于是

an+1

an

=

pn(p-1)

pn-1(p-1)

=p（n∈N₊），
即數列{a_n}為等比數列．
必要性：當n=1時，a₁=S₁=p+q．
當n≥2時，a_n=S_n-S_n-1=p^n-1（p-1）．
∵p≠0，p≠1．
∴

an+1

an

=

pn(p-1)

pn-1(p-1)

=p．
∵{a_n}為等比數列，
∴

a2

a1

=

an+1

an

=p，

p(p-1)

p+q

=p，
即p-1=p+q．∴q=-1．
綜上所述，q=-1是數列{a_n}為等比數列的充要條件．