(2010年安徽卷)设a1,a2,⋯,an,⋯中的每一项均不为0,求证:{an}是等差数列的充分必要条件是对任意自然数n,均有1a1a2+1a2a3+⋯+1anan+1=na1an+1.
分析与证明 先证必要性
若{an}是公差为d的等差数列,则1akak+1=1d⋅ak+1−akakak+1=−1d(1ak+1−1ak),
所以1a1a2+1a2a3+⋯+1anan+1=−1d(1an+1−1a1)=na1an+1.
再证充分性
根据题意,有{1a1a2+1a2a3+⋯+1anan+1=na1an+1,1a1a2+1a2a3+⋯+1anan+1+1an+1an+2=n+1a1an+2,
两式相减,得1an+1an+2=n+1a1an+2−na1an+1,
即a1=(n+1)an+1−nan+2,
也即an+1−a1n=an+2−a1n+1,
(注 也可以再写一项a1=nan−(n−1)an+1,
两式相减得到2an+1−an+2−an=0.
从而证明是等差数列)
依次类推,有an+2−a1n+1=an+1−a1n=an−a1n−1=⋯=a2−a11,
于是an+1=n(a2−a1)+a1,
因此数列{an}是等差数列.
综上所述,原命题得证.
思考与总结 根据要证明的结论,对递推式进行恰当的改造.