Question

【題目】已知有窮數(shù)列A：（且）.定義數(shù)列A的“伴生數(shù)列”B：，其中（），規(guī)定，.

（1）寫出下列數(shù)列的“伴生數(shù)列”：

①1，2，3，4，5；

②1，，1，，1.

（2）已知數(shù)列B的“伴生數(shù)列”C：，，…，，…，，且滿足（，2，…，n）.

（i）若數(shù)列B中存在相鄰兩項(xiàng)為1，求證：數(shù)列B中的每一項(xiàng)均為1；

（ⅱ）求數(shù)列C所有項(xiàng)的和.

Answer 1

【答案】（1）①1，1，1，1，1②1，0，0，0，1（2）（i）證明見(jiàn)解析（ⅱ）所有項(xiàng)的和或（n是3的倍數(shù)）

【解析】

（1）根據(jù)“伴生數(shù)列”的定義求解即可；

（2）（i）設(shè)存在，使得，討論和，結(jié)合“伴生數(shù)列”的定義證明即可；

（ⅱ）利用反證法得出不可能存在，，再對(duì)數(shù)列的前三項(xiàng)，，的值進(jìn)行討論，當(dāng)時(shí)，得出所有項(xiàng)的和；當(dāng)，，時(shí)，得出與已知矛盾；當(dāng)，，時(shí)，結(jié)合“伴生數(shù)列”的定義得出所有項(xiàng)的和，同理可以得出當(dāng)，，及，，時(shí)，所有項(xiàng)的和.

解：（1）①1，1，1，1，1；

②1，0，0，0，1.

（2）（i）由題意，存在，使得.

若，即時(shí)，.

于是，.

所以，所以.即.

依次類推可得（，3，…，）.

所以（，2，…，n）.

若，由得.

于是.所以.

依次類推可得.

所以（，2，…，n）.

綜上可知，數(shù)列B中的每一項(xiàng)均為1.

（ⅱ）首先證明不可能存在使得.

若存在使得，

則.

又得與已知矛盾.

所以不可能存在，.

由此及（ⅰ）得數(shù)列的前三項(xiàng)，，的可能情況如下：

當(dāng)時(shí)，由（i）可得（，2，…，n）.

于是（，2，…，n）.

所以所有項(xiàng)的和.

當(dāng)，，時(shí)，，

此時(shí)與已知矛盾.

當(dāng)，，時(shí)，，，.

于是，.

故，，

于是，，，

于是，，，且，，.

依次類推且n恰是3的倍數(shù)滿足題意.

所以所有項(xiàng)的和.

同理可得，，及，，時(shí)，

當(dāng)且僅當(dāng)n恰是3的倍數(shù)時(shí)，滿足題意.

此時(shí)所有項(xiàng)的和.

綜上，所有項(xiàng)的和或（n是3的倍數(shù)）.