Question

【題目】有限個元素組成的集合為，，集合中的元素個數(shù)記為，定義，集合的個數(shù)記為，當(dāng)，稱集合具有性質(zhì).

（1）設(shè)集合具有性質(zhì)，判斷集合中的三個元素是否能組成等差數(shù)列，請說明理由；

（2） 設(shè)正數(shù)列的前項和為，滿足，其中，數(shù)列中的前項：組成的集合記作，將集合中的所有元素從小到大排序，即滿足，求；

（3） 己知集合，其中數(shù)列是等比數(shù)列，，且公比是有理數(shù)，判斷集合是否具有性質(zhì)，說明理由.

Answer 1

【答案】（1）否，見解析；（2）；（3）具有性質(zhì)，理由見解析

【解析】

（1）根據(jù)集合具有性質(zhì)，可以得到、以及的元素性質(zhì)，運用反證法可以判斷出集合中的三個元素不能組成等差數(shù)列；

（2）根據(jù)遞推公式求出數(shù)列的通項公式，根據(jù)題意寫出集合，根據(jù)題目中所給的定義，結(jié)合等比數(shù)列的性質(zhì)求出；

（3）只要能夠證明當(dāng)時,不成立，運用反證法結(jié)合整除的知識，就可以判斷出集合具有性質(zhì).

（1）集合中的三個元素不能組成等差數(shù)列，理由如下：

因為集合具有性質(zhì)，所以，由題中所給的定義可知：中的元素應(yīng)是：這6個元素應(yīng)該互不相等，假設(shè)中的三個元素能構(gòu)成等差數(shù)列，不妨設(shè)成等差數(shù)列，這時有

這與集合元素集合中的6個元素互不相等矛盾，其它二種情況也是一樣，故中的三個元素不能能構(gòu)成等差數(shù)列；

（2），得：

，說明數(shù)列從第二項起，數(shù)列是等差數(shù)列，

因為，，所以有，所以，顯然也成立，因此.

所以

，顯然

根據(jù)定義在之間增加的元素個數(shù)為：，這樣包括在內(nèi)前面一共有個元素.

當(dāng)時，包括在內(nèi)前面共有2016個，顯然不到第2020個數(shù)，所以只有當(dāng)時，能找到

因此；

（3）集合具有性質(zhì)，理由如下：設(shè)等比數(shù)列的公比為，所以通項公式為：，為有理數(shù).

設(shè)假設(shè)當(dāng)時,成立，則有

，

因為為有理數(shù)，所以設(shè)且互質(zhì)，因此有

，

式子的左邊是的倍數(shù)，右邊是的倍數(shù)，而互質(zhì)，顯然不成立，因此集合中的元素個數(shù)為：，因此它符合已知所下的定義，因此集合是否具有性質(zhì).