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对于数列An:a1,a2,…,an(ai∈N,i=1,2,…,n),定义“T变换”:T将数列An变换成数列Bn:b1,b2,…,bn,其中bi=|ai-ai+1|(i

答案:2  悬赏:40  手机版
解决时间 2021-01-03 17:00
对于数列An:a1,a2,…,an(ai∈N,i=1,2,…,n),定义“T变换”:T将数列An变换成数列Bn:b1,b2,…,bn,其中bi=|ai-ai+1|(i=1,2,…,n-1),且bn=|an-a1|,这种“T变换”记作Bn=T(An).继续对数列Bn进行“T变换”,得到数列Cn,…,依此类推,当得到的数列各项均为0时变换结束.
(Ⅰ)试问A3:4,2,8和A4:1,4,2,9经过不断的“T变换”能否结束?若能,请依次写出经过“T变换”得到的各数列;若不能,说明理由;
(Ⅱ)求A3:a1,a2,a3经过有限次“T变换”后能够结束的充要条件;
(Ⅲ)证明:A4:a1,a2,a3,a4一定能经过有限次“T变换”后结束.
最佳答案
(Ⅰ)解:数列A3:4,2,8不能结束,各数列依次为2,6,4;4,2,2;2,0,2;2,2,0;0,2,2;2,0,2;….从而以下重复出现,不会出现所有项均为0的情形.?…(2分)
数列A4:1,4,2,9能结束,各数列依次为3,2,7,8;1,5,1,5;4,4,4,4;0,0,0,0.…(3分)
(Ⅱ)解:A3经过有限次“T变换”后能够结束的充要条件是a1=a2=a3.…(4分)
若a1=a2=a3,则经过一次“T变换”就得到数列0,0,0,从而结束.?…(5分)
当数列A3经过有限次“T变换”后能够结束时,先证命题“若数列T(A3)为常数列,则A3为常数列”.
当a1≥a2≥a3时,数列T(A3):a1-a2,a2-a3,a1-a3.
由数列T(A3)为常数列得a1-a2=a2-a3=a1-a3,解得a1=a2=a3,从而数列A3也为常数列.
其它情形同理,得证.
在数列A3经过有限次“T变换”后结束时,得到数列0,0,0(常数列),由以上命题,它变换之前的数列也为常数列,可知数列A3也为常数列.?…(8分)
所以,数列A3经过有限次“T变换”后能够结束的充要条件是a1=a2=a3.
(Ⅲ)证明:先证明引理:“数列T(An)的最大项一定不大于数列An的最大项,其中n≥3”.
证明:记数列An中最大项为max(An),则0≤ai≤max(An).
令Bn=T(An),bi=ap-aq,其中ap≥aq.
因为aq≥0,所以bi≤ap≤max(An),
故max(Bn)≤max(An),证毕.???????…(9分)
现将数列A4分为两类.
第一类是没有为0的项,或者为0的项与最大项不相邻(规定首项与末项相邻),此时由引理可知,max(B4)≤max(A4)-1.
第二类是含有为0的项,且与最大项相邻,此时max(B4)=max(A4).
下面证明第二类数列A4经过有限次“T变换”,一定可以得到第一类数列.
不妨令数列A4的第一项为0,第二项a最大(a>0).(其它情形同理)
①当数列A4中只有一项为0时,
若A4:0,a,b,c(a>b,a>c,bc≠0),则T(A4):a,a-b,|b-c|,c,此数列各项均不为0
或含有0项但与最大项不相邻,为第一类数列;
若A4:0,a,a,b(a>b,b≠0),则T(A4):a,0,a-b,b;T(T(A4)):a,a-b,|a-2b|,a-b
此数列各项均不为0或含有0项但与最大项不相邻,为第一类数列;
若A4:0,a,b,a(a>b,b≠0),则T(A4):a,a-b,a-b,b,此数列各项均不为0,为第一类数列;
若A4:0,a,a,a,则T(A4):a,0,0,a;T(T(A4)):a,0,a,0;T(T(T(A4))):a,a,a,a,
此数列各项均不为0,为第一类数列.
②当数列A4中有两项为0时,若A4:0,a,0,b(a≥b>0),则T(A4):a,a,b,b,此数列各项均不为0,为第一类数列;
若A4:0,a,b,0(a≥b>0),则T(A):a,a-b,b,0,T(T(A)):b,|a-2b|,b,a,此数列各项均不为0或含有0项但与最大项不相邻,为第一类数列.
③当数列A4中有三项为0时,只能是A4:0,a,0,0,则T(A):a,a,0,0,T(T(A)):0,a,0,a,T(T(T(A))):a,a,a,a,此数列各项均不为0,为第一类数列.
总之,第二类数列A4至多经过3次“T变换”,就会得到第一类数列,即至多连续经历3次“T变换”,数列的最大项又开始减少.
又因为各数列的最大项是非负整数,故经过有限次“T变换”后,数列的最大项一定会为0,此时数列的各项均为0,从而结束.…(13分)解析分析:(Ⅰ)根据新定义,可得数列A3:4,2,8不能结束,数列A4:1,4,2,9能结束,并可写出各数列;(Ⅱ)A3经过有限次“T变换”后能够结束的充要条件是a1=a2=a3,先证明a1=a2=a3,则经过一次“T变换”就得到数列0,0,0,从而结束,再证明命题“若数列T(A3)为常数列,则A3为常数列”,即可得解;(Ⅲ)先证明引理:“数列T(An)的最大项一定不大于数列An的最大项,其中n≥3”,再分类讨论:第一类是没有为0的项,或者为0的项与最大项不相邻(规定首项与末项相邻),此时由引理可知,max(B4)≤max(A4)-1.第二类是含有为0的项,且与最大项相邻,此时max(B4)=max(A4).证明第二类数列A4经过有限次“T变换”,一定可以得到第一类数列.点评:本题考查新定义,考查学生分析解决问题的能力,考查分类讨论的数学思想,难度较大.
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