证明题
已知{an}是由非负整数组成的无穷数列,该数列前n项的最大值记为An,第n项之后各项an+1,an+2.…的最小值记为Bn,dn=An-Bn.
问答题
1.若{an}为2,l,4,3,2,1,4,3,…,是一个周期为4的数列(即对任意n∈N*,an+4=an),写出d1,d2,d3,d4的值;
【正确答案】d1=d2=1,d3=d4=3.
【答案解析】
问答题
2.设d是非负整数,证明:dn=-d(n=1,2,3,…)的充分必要条件为{an}是公差为d的等差数列;
【正确答案】(充分性)因为{an}是公差为d的等差数列,且d≥0,所以a1≤a2≤…≤an≤….因此An=an,Bn=an+1,dn=an-an+1=-d(n=1,2,3,…).
(必要性)因为d,=-d≤0(n=1,2,3,…),所以An=Bn+dn≤Bn.又因为an≤An,an+1≥Bn,所以an≤an+1.于是An=an,Bn=an+1,因此an+1-an=Bn-An=-dn=d,即{an}是公差为d的等差数列.
【答案解析】
问答题
3.证明:若a1=2,dn=1(n=1,2,3,…),则{an}的项只能是1或2,且有无穷多项为1.
【正确答案】因为a1=2,d1=1,所以A1=a1=2,B1=A1-d1=1.故对任意n≥1,an≥B1=1.
假设数列{an}(n≥2)中存在大于2的项.设m为满足am>2的最小正整数,则m≥2,并且对任意1≤k<m,ak≤2.又因为a1=2,所以Am-1=2,且Am=am>2.于是,Bm=Am-dm>2—1=1,Bm-1=min{am,Bm)≥2.故dm-1=Am-1-Bm-1≤2—2=0,与dm-1=1矛盾.所以对于任意n≥1,有an≤2,即非负整数列{an}的各项只能为1或2.因为对任意n≥1,an≤2-a1,所以An=2.故Bn=An-dn=2—1=1.因此对于任意正整数n,存在m满足m>n,且am=1,即数列{an}有无穷多项为1.
【答案解析】