设实数 q 满足:存在数列 {a_n},使得对于任意 n ∈ N*,均有 a1 + a2 + ⋯ + a3n = n² + n,且 {a_n} 中有某连续 9 项 a_k,a_(k+1),⋯,a_(k+8) 是公比为 q 的等比数列,则 q 的最大值为______。
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解析
由前项和公式推出每连续三项的和. 将连续9项按起始位置模3分类,每类中利用三项块和等于得到关于公比的比例关系,通过相邻块和之比解得的上界,即可取得最大值. 令,由题意得, 因此每个三项块的和为. 设这9项,记. 由于,且完整三项块和均为正, 下面按除以3的余数讨论. 若,这9项正好包含三个完整三项块, 得,,, 于是且,矛盾,故这种起点不存在. 若,其中两个完整三项块为第块,第块, 得,,所以. 若,其中两个完整三项块为第块,第块, 得,,所以. 综上,所以,即的最大值为.