每日一题[3219]疏密之别

设数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 的前 $n$ 项和为 $S_{n}$.记命题 $p$:“数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 为等比数列”,命题 $q$:“$S_{n},S_{2 n}-S_{n}, S_{3 n}-S_{2 n}$ 成等比数列”,则 $p$ 是 $q$ 的(       )

A.充分不必要条件

B.必要不充分条件

C.充要条件

D.既不充分也不必要条件

答案    D.

解析    一方面,取等比数列 $a_n=(-1)^n$($n\in\mathbb N^{\ast}$),则\[\begin{array} {c|c|c|c}\hline n&S_n&S_{2n}-S_n&S_{3n}-S_{2n}\\ \hline 2m-1&-1&2&-2\\ \hline 2m&0&0&0 \\ \hline \end{array}\]此时命题 $q$ 不成立,因此 $p$ 是 $q$ 的不充分条件. 另一方面,取 $a_n:~1,2,4,2,4,8$,则 $S_1,S_2,S_3$(即 $1,2,4$)以及 $S_2,S_4,S_6$(即 $3,6,12$)都是等比数列,此时命题 $q$ 成立,因此 $p$ 是 $q$ 不必要条件. 综上所述,命题 $p$ 是命题 $q$ 的既不充分也不必要条件.

备注    一般地,如果数列 $\{a_n\}$ 的公比为 $r$($r\ne 0$),且 $a_n=a_0\cdot r^n$($a_0\ne 0$),则\[\begin{array}{c|c|c|c}\hline &S_n&S_{2n}-S_n&S_{3n}-S_{2n}\\ \hline r=1&na_0&na_0&na_0 \\ \hline r\ne 1&\dfrac{a_1(1-r^n)}{1-r}&\dfrac{a_1r^n(1-r^n)}{1-r}&\dfrac{a_1r^{2n}(1-r^n)}{1-r}\\ \hline \end{array}\] 于是当 $r\ne -1$ 时,命题 $q$ 成立;当 $r=-1$ 时,命题 $q$ 不成立. 如果 $S_n,S_{2n}-S_n,S_{3n}-S_{2n}$ 成等比数列,即\[\begin{split} &a_1,a_2,a_3,\\ &a_1+a_2,a_3+a_4,a_5+a_6,\\ &a_1+a_2+a_3,a_4+a_5+a_6,a_7+a_8+a_9,\\ &\cdots,\\ \end{split}\]成等比数列,对于数列的前 $3n$ 项,只有 $n$ 个约束条件,当 $n\geqslant 2$ 时,无法保证前 $3n$ 项是等比数列,命题 $p$ 不成立.

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