题目内容

已知各项均为非负整数的数列 ,满足.若存在最小的正整数,使得,则可定义变换,变换将数列变为数列.设

  (Ⅰ)若数列,试写出数列;若数列,试写出数列

  (Ⅱ)证明存在唯一的数列,经过有限次变换,可将数列变为数列

  (Ⅲ)若数列,经过有限次变换,可变为数列.设,求证,其中表示不超过的最大整数.

 

【答案】

 

解:(Ⅰ)若,则

      

,则 .                                                 ………4分

(Ⅱ)先证存在性,若数列满足,则定义变换,变换将数列变为数列

易知是互逆变换.                                         ………5分

对于数列连续实施变换(一直不能再作变换为止)得

 

则必有(若,则还可作变换).反过来对作有限次变换,即可还原为数列,因此存在数列满足条件.

下用数学归纳法证唯一性:当是显然的,假设唯一性对成立,考虑的情形.

假设存在两个数列均可经过有限次变换,变为,这里

,则由变换的定义,不能变为

,则,经过一次变换,有

由于,可知(至少3个1)不可能变为

所以,同理

,所以

因为

故由归纳假设,有

再由互逆,有

所以,从而唯一性得证.                   ………9分

(Ⅲ)显然,这是由于若对某个,则由变换的定义可知, 通过变换,不能变为.由变换的定义可知数列每经过一次变换,的值或者不变,或者减少,由于数列经有限次变换,变为数列时,有

所以为整数,于是

所以除以后所得的余数,即.………13分

【解析】略

 

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