(本题满分18分)
对于数集,其中,,定义向量集。若对于任意,存在,使得,则称具有性质。例如具有性质。
(1)若,且具有性质,求的值;
(2)若具有性质,求证:,且当时,;
(3)若具有性质,且,(为常数),求有穷数列的通项公式。
(1)选取,中与垂直的元素必有形式所以,从而。
(2)取。设满足。
由得,所以异号。
因为是中唯一的负数,所以之中一为,另一为,故。
假设,其中,则。
选取,并设满足,即。
则异号,从而之中恰有一个为。
若,则,矛盾。
所以。
(3)设,,则等价于。
记,则数集具有性质当且仅当数集关于原点对称。
注意到是中的唯一负数,共有个数,所以也只有个数。
由于,已有个数,对以下三角数阵
,
。
注意到,所以,从而数列的通项为。
本题主要考查集合和数列。
(1)由于具有该性质,所以必有任意向量都存在垂直向量,可以求出值。
(2)由于是集合里唯一的负数,可以通过向量验证出1必须在内,然后只要用反证法证明之间不存在即可。
(3)可以利用后一项比前一项的比值建立数集,最终求出后一项与前一项比是定值,从而是等比数列。