题目内容

【题目】已知有穷数列A:(且).定义数列A的“伴生数列”B:,其中(),规定,.

(1)写出下列数列的“伴生数列”:

①1,2,3,4,5;

②1,,1,,1.

(2)已知数列B的“伴生数列”C:,,…,,…,,且满足(,2,…,n).

(i)若数列B中存在相邻两项为1,求证:数列B中的每一项均为1;

(ⅱ)求数列C所有项的和.

【答案】(1)①1,1,1,1,1②1,0,0,0,1(2)(i)证明见解析(ⅱ)所有项的和或(n是3的倍数)

【解析】

(1)根据“伴生数列”的定义求解即可;

(2)(i)设存在,使得,讨论和,结合“伴生数列”的定义证明即可;

(ⅱ)利用反证法得出不可能存在,,再对数列的前三项,,的值进行讨论,当时,得出所有项的和;当,,时,得出与已知矛盾;当,,时,结合“伴生数列”的定义得出所有项的和,同理可以得出当,,及,,时,所有项的和.

解:(1)①1,1,1,1,1;

②1,0,0,0,1.

(2)(i)由题意,存在,使得.

若,即时,.

于是,.

所以,所以.即.

依次类推可得(,3,…,).

所以(,2,…,n).

若,由得.

于是.所以.

依次类推可得.

所以(,2,…,n).

综上可知,数列B中的每一项均为1.

(ⅱ)首先证明不可能存在使得.

若存在使得,

则.

又得与已知矛盾.

所以不可能存在,.

由此及(ⅰ)得数列的前三项,,的可能情况如下:

当时,由(i)可得(,2,…,n).

于是(,2,…,n).

所以所有项的和.

当,,时,,

此时与已知矛盾.

当,,时,,,.

于是,.

故,,

于是,,,

于是,,,且,,.

依次类推且n恰是3的倍数满足题意.

所以所有项的和.

同理可得,,及,,时,

当且仅当n恰是3的倍数时,满足题意.

此时所有项的和.

综上,所有项的和或(n是3的倍数).

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