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数学派每日一题-3.23

2023-03-24 00:00 作者:ulsmallzhou  | 我要投稿

题目一如下图:

解析:

本题考查的是复数的基础知识,共轭与模。

z%3D1%2Bi可知%5Coverline%7Bz%7D%3D1-i,进而

iz%2B3%5Coverline%7Bz%7D%3Di(1%2Bi)%2B3(1-i)%3Di-1%2B3-3i%3D2-2i

于是

%7C2-2i%7C%3D%5Csqrt%7B2%5E2%2B(-2)%5E2%7D%3D2%5Csqrt%7B2%7D%5Capprox2.828即为所求。注意题目要求,保留两位小数到2.83

题目二如下图:

解析:

本题需要一些较为复杂的换元技巧。

首先,我们大致估计一下a_n的范围,保证后续换元的合理性(比如这里限定了a_n%5Cleq0,如果你令a_n%3Db_n%5E2%2B1那肯定是不合适的)。为了让递推式中的根号总是有意义的,我们可以得到一个粗略的范围-2%5Cleq%20a_n%5Cleq0

然后,为了简化递推式中的常数,我们可以先令a_n%3D2r_n,代入化简后递推式变成了%5Cfrac%7B2(r_%7Bn%2B1%7D%2B2)%5Csqrt%7Br_%7Bn%2B1%7D%2B1%7D%7D%7Br_%7Bn%2B1%7D%5E2%7D%3D%5Csqrt%7B(r_n%2B1)(r_n%2B2)%7D,其中-1%5Cleq%20r_n%5Cleq0,稍微好看了一点。

接下来,我们的思路是消掉根号。一个最简单的想法是:如果通过某种换元,使得r_n%2B1%3D(f(x_n))%5E2%2Cr_n%2B2%3D(g(x_n))%5E2,而且这里的f%2Cg不再出现根号,那简直再好不过了。此时,有(f(x_n))%5E2%2B1%3D(g(x_n))%5E2,根据这个等式,可以选择的换元有三角函数换元(%5Ctan%5E2%7Bx%7D%2B1%3D%5Cfrac%7B1%7D%7B%5Ccos%5E2%7Bx%7D%7D)以及双曲函数换元(%5Csinh%5E2%7Bx%7D%2B1%3D%5Ccosh%5E2%7Bx%7D)。根据上面的范围约束,我们可以知道0%5Cleq%20r_n%2B1%5Cleq1%2C1%5Cleq%20r_n%2B2%5Cleq2,所以上面的两个换元都是可以的。

我们先试试三角函数换元,因为我们对三角函数比双曲函数要熟悉一些,当然如果行不通的话也可以去试试双曲换元。令r_n%2B1%3D%5Ctan%5E2%7Bx_n%7D(方便起见,令0%5Cleq%20x_n%3C%5Cfrac%7B%5Cpi%7D%7B2%7D),则上述递推式可化为

%5Cfrac%7B2%5Cfrac%7B1%7D%7B%5Ccos%5E2%7Bx_%7Bn%2B1%7D%7D%7D%5Ctan%7Bx_%7Bn%2B1%7D%7D%7D%7B(%5Ctan%5E2%7Bx_%7Bn%2B1%7D-1%7D)%5E2%7D%3D%5Cfrac%7B%5Ctan%7Bx_%7Bn%7D%7D%7D%7B%5Ccos%7Bx_%7Bn%7D%7D%7D,即%5Cfrac%7B%5Csin%7B(2x_%7Bn%2B1%7D)%7D%7D%7B%5Ccos%5E2%7B(2x_%7Bn%2B1%7D)%7D%7D%3D%5Cfrac%7B%5Csin%7Bx_n%7D%7D%7B%5Ccos%5E2%7Bx_n%7D%7D

我们可以看到,左右两侧出现了f(2x_%7Bn%2B1%7D)%3Df(x_n)的构造,我们期望有2x_%7Bn%2B1%7D%3Dx_n。而显然f(t)%3D%5Cfrac%7B%5Csin%20x%7D%7B%5Ccos%5E2%20x%7D在区间%5B0%2C%5Cfrac%7B%5Cpi%7D%7B2%7D)上是单调递增的,所以由f(2x_%7Bn%2B1%7D)%3Df(x_n)我们确实可以得到2x_%7Bn%2B1%7D%3Dx_n

接下来就是计算。首先由a_1%3D0可以知道x_1%3D%5Cfrac%7B%5Cpi%7D%7B4%7D,因此x_9%3D%5Cfrac%7B1%7D%7B2%5E8%7Dx_1%3D%5Cfrac%7B%5Cpi%7D%7B2%5E%7B10%7D%7D,进而a_9%3D2r_9%3D2(%5Ctan%5E2%7Bx_9%7D-1)%3D2(%5Ctan%5E2%7B%5Cfrac%7B%5Cpi%7D%7B2%5E%7B10%7D%7D%7D-1)%5Capprox-1.999981175,取绝对值并截取小数点后7位即1.9999811。

注:题目来源为QQ小程序-秒数联盟数学派-每日壹题,欢迎各位前来答题!


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