题目内容
【题目】已知是由非负整数组成的无穷数列,对每一个正整数
,该数列前
项的最大值记为
,第
项之后各项
的最小值记为
,记
.
(1)若数列的通项公式为
,求数列
的通项公式;
(2)证明:“数列单调递增”是“
”的充要条件;
(3)若对任意
恒成立,证明:数列
的通项公式为
.
【答案】(1);(2)证明见解析;(3)证明见解析.
【解析】
(1)根据定义可直接求得,从而可计算
.
(2)先证明充分性,可根据数列的单调性得到,从而可得
,再证明必要性,先从
可得
,再根据
可得
,依次类推可以得到
,从而得到数列为单调增数列.
(3)当时,我们得到
,就
全为零和
不全为零分类讨论即可.
(1)当,数列
是递减数列,最大为
,
又,
所以,
,所
.
(2)充分性:数列单调递增,则
,
则,
所以.
必要性:对于数列,
即
,
当时,
,所以
,
当时,
,
,所以
,
同理即数列
单调递增,
故“数列单调递增”是“
”的充要条件.
(3)当时,
,因为
,所以
,
所以,
若设全为零,则
,
时,故
,其中任意的
.
若不全为零,设诸
中第一个为零的记为
,
则中,
即
,
其中,所以
,
因为,所以
对任意的
总成立,
所以,下面考虑
,
因为即
,
因为,所以
,
故对任意的,总有
,
则,因为
,
所以,这与任意的
,总有
矛盾,
所以不全为零不成立,
所以,其中任意的
.
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