题目
记Sn为数列(an)的前n项和,设甲:(an)为等差数列;乙:(({{S_n)})/(n)}为等差数列,则( )A. 甲是乙的充分条件但不是必要条件B. 甲是乙的必要条件但不是充分条件C. 甲是乙的充要条件D. 甲既不是乙的充分条件也不是乙的必要条件
记Sn为数列{an}的前n项和,设甲:{an}为等差数列;乙:{$\frac{{{S_n}}}{n}$}为等差数列,则( )
A. 甲是乙的充分条件但不是必要条件
B. 甲是乙的必要条件但不是充分条件
C. 甲是乙的充要条件
D. 甲既不是乙的充分条件也不是乙的必要条件
题目解答
答案
C. 甲是乙的充要条件
解析
步骤 1:证明甲是乙的充分条件
假设{a_n}是等差数列,设数列{a_n}的首项为a_1,公差为d,则S_n=na_1+$\frac{n(n-1)}{2}$d,即$\frac{{S}_{n}}{n}$=a_1+$\frac{n(n-1)}{2}$d=$\frac{d}{2}$n+a_1-$\frac{d}{2}$,故{$\frac{{S}_{n}}{n}$}为等差数列,即甲是乙的充分条件。
步骤 2:证明甲是乙的必要条件
假设{$\frac{{S}_{n}}{n}$}为等差数列,则可设$\frac{{S}_{n+1}}{n+1}$-$\frac{{S}_{n}}{n}$=D,即$\frac{{S}_{n}}{n}$=S_1+(n-1)D,即S_n=nS_1+n(n-1)D,当n≥2时,有S_n-1=(n-1)S_1+(n-1)(n-2)D,上两式相减得:a_n=S_n-S_n-1=S_1+2(n-1)D,当n=1时,上式成立,所以a_n=a_1+2(n-1)D,即a_n+1-a_n=a_1+2nD-[a_1+2(n-1)D]=2D(常数),所以数列{a_n}为等差数列,即甲是乙的必要条件。
步骤 3:综合甲是乙的充分条件和必要条件
综上所述,甲是乙的充要条件。
假设{a_n}是等差数列,设数列{a_n}的首项为a_1,公差为d,则S_n=na_1+$\frac{n(n-1)}{2}$d,即$\frac{{S}_{n}}{n}$=a_1+$\frac{n(n-1)}{2}$d=$\frac{d}{2}$n+a_1-$\frac{d}{2}$,故{$\frac{{S}_{n}}{n}$}为等差数列,即甲是乙的充分条件。
步骤 2:证明甲是乙的必要条件
假设{$\frac{{S}_{n}}{n}$}为等差数列,则可设$\frac{{S}_{n+1}}{n+1}$-$\frac{{S}_{n}}{n}$=D,即$\frac{{S}_{n}}{n}$=S_1+(n-1)D,即S_n=nS_1+n(n-1)D,当n≥2时,有S_n-1=(n-1)S_1+(n-1)(n-2)D,上两式相减得:a_n=S_n-S_n-1=S_1+2(n-1)D,当n=1时,上式成立,所以a_n=a_1+2(n-1)D,即a_n+1-a_n=a_1+2nD-[a_1+2(n-1)D]=2D(常数),所以数列{a_n}为等差数列,即甲是乙的必要条件。
步骤 3:综合甲是乙的充分条件和必要条件
综上所述,甲是乙的充要条件。