首先证明一个“基本事实”
一个等差数列中,若有连续三项成等比数列,则这个数列的公差d0=0.
事实上,设这个数列中的连续三项a-d0,a,a+d0成等比数列,则a2=(a-d0)(a+d0),由此得a2=a2?,故d0=0.
(1)(i)当n=4时,由于数列的公差d≠0,故由“基本事实“推知,删去的项只可能为a2或a3.
①若删去a2,则由a1,a3,a4成等比数列,得(a1+2d)2=a1?(a1+3d).
因d≠0,故由上式得a1=-4d,即=?4.此时数列为-4d,-3d,-2d,-d,满足题设.
②若删去a3,则a1,a2,a4由成等比数列,得(a1+d)2=a1?(a1+3d).
因d≠0,故由上式得a1=d,即=1.此时数列为d,2d,3d,4d满足题设.
综上可知的值为-4或1.
(ii)当n≥6时,则从满足题设的数列a1,a2,a3,…,an中删去任意一项后得到的数列,必有原数列中的连续三项,从而这三项既成等差数列又成等比数列,故由“基本事实”知,数列a1,a2,a3,…,an的公差必为0,这与题设矛盾.所以满足题设的数列的项数n≤5.
又因题设n≥4,故n=4或n=5.
当n=4时,由(i)中的讨论知存在满足题设的数列.
当n=5时,若存在满足题设的数列a1,a2,a3,a4,a5则由“基本事实”知,删去的项只能是a3,从a1,a2,a4,a5而成等比数列,故(a1+d)2=a1?(a1+3d),
及(a1+3d)2=(a1+d)(a1+4d).分别化简上述两个等式,得a1d=d2及a1d=?5d2,
故d=0.矛盾.因此,不存在满足题设的项数为5的等差数列. 综上可知,n只能为4.
(2)我们证明:若一个等差数列b1,b2,…,bn(n≥4)的首项b1与公差d'的比值为无理数,
则此等差数列满足题设要求.
证明如下:
假设删去等差数列b1,b2,…,bn(n≥4)中的k(1≤k≤n-3)项后,
得到的新数列(按原来的顺序)构成等比数列,
设此新数列中的连续三项为b1+m1d',b1+m2d',b1+m3d'(0≤m1<m2<m3≤n-1),于是有(b1+m2d′)2=(b1+m1d′)(b1+m3d′),化简得(?m1m3)d′2=(m1+m