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关于一道一试模拟题的处理细节

2023-07-14 00:43 作者:24bs  | 我要投稿

数列 %5C%7Ba_n%5C%7D 的首项 a_1 满足 1%3Ca_1%3C2,且 a_%7Bn%2B1%7D%3Da_n%2B%5Cdfrac%7Bn%7D%7Ba_n%7D%5C%20(n%5Cin%20%5Cmathbb%7BN%5E*%7D),证明:至多只有一个正整数对 (i%2Cj)%5C%20(i%5Cle%20j) 使得 a_i%2Ba_j%5Cin%20%5Cmathbb%7BN%5E*%7D

手玩容易发现 n%5Cge%202 时 a_n%5Cin%20(n%2Cn%2B%5Cdfrac12),用归纳法也容易证明这一点。那么当 2%5Cle%20i%5Cle%20j 时,显然 a_i%2Ba_j%5Cnotin%20%5Cmathbb%7BN%5E*%7D;当 i%3Dj%3D1 时,若 a_1%3D%5Cdfrac32 则 (i%2Cj)%3D(1%2C1) 符合题意;当 1%3Di%3Cj 时……发现对于这种情形似乎无法继续处理了。

以下给出标准答案(有删改):

记 b_n%3Da_n-n,则 b_1%3Da_1-1%5Cin%20(0%2C1),而 b_%7Bn%2B1%7D%3Da_%7Bn%2B1%7D-(n%2B1)%3Da_n%2B%5Cdfrac%7Bn%7D%7Ba_n%7D-(n%2B1)%3Db_n%2Bn%2B%5Cdfrac%7Bn%7D%7Bb_n%2Bn%7D-(n%2B1)%3Db_n(1-%5Cdfrac%7B1%7D%7Bb_n%2Bn%7D),可知 %5Cforall%20n%5Cin%20%5Cmathbb%7BN%5E*%7D%2C%5C%20b_n%5Cin%20(0%2C1)。又 b_%7Bn%2B1%7D-b_n%3D-%5Cdfrac%7Bb_n%7D%7Bb_n%2Bn%7D%3C0,因此 %5C%7Bb_n%5C%7D 单调递减。由 %5C%7Bb_n%5C%7D 递推公式不难知 %5Cdfrac12%3Eb_2%3Eb_3%3E%5Ccdots。因此,若存在题目中的 (i%2Cj),则 b_i%2Bb_j%3D1,所以 i%3D1%2Cb_j%3D1-b_1。由 %5C%7Bb_n%5C%7D 单调性可知至多只有一个满足条件的 (i%2Cj),即证。

后者的改进在于新定义了一个数列 %5C%7Bb_n%5C%7D 来更好地描述 %5C%7Ba_n%5C%7D 的性质,这里体现在通过 %5C%7Bb_n%5C%7D 的单调性更好地表现了 a_n 在 n 变大的同时变化的规律,从而将第一种有漏洞的证法中 i%3Dj%3D1 与 1%3Di%3Cj 的情形实现了统一,同时加以解决。


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