已知定义:在数列{an}\{a_{n}\}中,若an2−an−12=p(n⩾2,n∈N∗,pa_{n}^{2}-a_{n-1}^{2}=p(n\geqslant 2,n∈N^{*},p为常数)),则称数列{an}\{a_{n}\}为等方差数列,下列判断: ①{(−1)n}①\{(-1)^{n}\}是“等方差数列”; ②②若{an}\{a_{n}\}是“等方差数列”,则数列{an2}\{ a_{ n }^{ 2 }\}是等差数列; ③③若{an}\{a_{n}\}既是“等方差数列”,又是等差数列,则该数列是常数列; ④④若{an}\{a_{n}\}是“等方差数列”,则数列{akn}(k∈N∗,k\{a_{kn}\}(k∈N^{*},k为常数))可能也是“等方差数列”. 其中正确的结论是 ___ .(.(写出所有正确结论的编号))

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完整解法

1. 检验结论①是否正确

对于数列 an=(−1)na_n = (-1)^n,其平方序列 an2=((−1)n)2=1a_n^2 = ((-1)^n)^2 = 1。
当 n⩾2n \geqslant 2 时,有 an2−an−12=1−1=0a_n^2 - a_{n-1}^2 = 1 - 1 = 0。
因为 00 是常数,符合“等方差数列”的定义,所以 {(−1)n}\{(-1)^n\} 是“等方差数列”,结论①正确。

2. 检验结论②是否正确

根据“等方差数列”的定义,当 n⩾2n \geqslant 2 时,an2−an−12=pa_n^2 - a_{n-1}^2 = p(pp 为常数)。
设 bn=an2b_n = a_n^2,则 bn−bn−1=pb_n - b_{n-1} = p(n⩾2n \geqslant 2),即数列 {bn}\{b_n\} 从第二项起,后项与前项之差恒为常数 pp。
根据等差数列的定义,数列 {an2}\{a_n^2\} 是公差为 pp 的等差数列,结论②正确。

3. 检验结论③是否正确

设等差数列 {an}\{a_n\} 的公差为 dd,则 an−an−1=da_n - a_{n-1} = d(n⩾2n \geqslant 2)。
同时 {an}\{a_n\} 为“等方差数列”,故 an2−an−12=pa_n^2 - a_{n-1}^2 = p(n⩾2n \geqslant 2)。
由平方差公式得:an2−an−12=(an−an−1)(an+an−1)=d(an+an−1)=pa_n^2 - a_{n-1}^2 = (a_n - a_{n-1})(a_n + a_{n-1}) = d(a_n + a_{n-1}) = p。
分别取 n=2n=2 和 n=3n=3:
d(a2+a1)=pd(a_2 + a_1) = p
d(a3+a2)=pd(a_3 + a_2) = p
两式相减得 d[(a3+a2)−(a2+a1)]=d(a3−a1)=d(2d)=2d2=0d[(a_3 + a_2) - (a_2 + a_1)] = d(a_3 - a_1) = d(2d) = 2d^2 = 0,解得 d=0d = 0。
当 d=0d = 0 时,an=a1a_n = a_1(对所有 n∈N∗n \in \mathbb{N}^*),即 {an}\{a_n\} 为常数列,结论③正确。

4. 检验结论④是否正确并总结最终答案

由结论②可知,{an2}\{a_n^2\} 是公差为 pp 的等差数列,其通项可表示为 an2=a12+(n−1)pa_n^2 = a_1^2 + (n-1)p。
对数列 {akn}\{a_{kn}\}(k∈N∗k \in \mathbb{N}^* 为常数),计算其相邻项的平方差:
(akn)2−(ak(n−1))2=[a12+(kn−1)p]−[a12+(kn−k−1)p]=kp(a_{kn})^2 - (a_{k(n-1)})^2 = [a_1^2 + (kn-1)p] - [a_1^2 + (kn-k-1)p] = kp
因为 kk 和 pp 均为常数,故 kpkp 为常数,说明数列 {akn}\{a_{kn}\} 也是“等方差数列”,结论④正确。

综上所述,正确的结论是 ①②③④。

答案

①②③④

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