在数列 $\{a_n\}$ 中,$a_1,a_2$ 是给定的非零整数,$a_{n+2}=|a_{n+1}-a_{n}|$.
【难度】
【出处】
2018年全国高中数学联赛河南省预赛
【标注】
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  1. 若 $a_{16}=4,a_{17}=1$,求 $a_{2018}$
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    答案
    $a_{2018}=1$
    解析
    因 $a_{16}=4,a_{17}=1,a_{18}=3,a_{19}=2,a_{20}=1,a_{21}=1,a_{22}=0,a_{23}=1,a_{24}=1,a_{25}=0,\cdots$
    所以自第 $20$ 项起,每三个相邻的项周期的取值为 $1,1,0$.又 $2018=19\times 19+666\times 3+1$,故 $a_{2018}=1$.
  2. 证明:从 $\{a_n\}$ 中一定可以选取无穷多项组成两个不同的常数列.
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    答案
    解析
    首先证明:数列 $\{a_n\}$ 必在有限项后出现"0"项.假设 $\{a_n\}$ 中没有"0"项,由于 $a_{n+2}=|a_{n+1}-a_{n}|$,所以当 $n\geqslant 3$ 时,都有 $a_n\geqslant 1$.
    若 $a_{n+1}>a_{n}$,则 $a_{n+2}=a_{n+1}-a_{n}\leqslant a_{n+1}-1(n\geqslant 3)$.
    若 $a_{n+1}<a_n$,则 $a_{n+2}=a_n-a_{n-1}\leqslant a_n-1(n\geqslant 3)$.即 $a_{n+2}$ 要么比 $a_{n+1}$ 至少小 $1$,要么比 $a_n$ 至少 $1$,令 $b_n=\begin{cases}
    a_{2n+1},a_{2n+1}>a_{2n+2}\\
    a_{2n+2},a_{2n+1}<a_{2n+2}\\
    \end{cases}n=1,2,3,\cdots$
    则 $0<b_{n+1}\leqslant b_n-1$.
    由于 $b_1$ 是确定的正整数,这样下去,必然存在某项 $b_k<0$,这与 $b_k>0$ 矛盾,故 $\{a_n\}$ 中必有"0"项.
    若第一次出现的"0"项为 $a_n$.记 $a_{n-1}=M(M\ne 0)$,则自第 $n$ 项开始,每三个相邻的项周期的取值 $0,M,M$,即 $a_{n+3k}=0,a_{n+3k+1}=M,a_{n+3k+2}=M,k=0,1,2,\cdots$ 所以数列 $\{a_n\}$ 中一定可以选取无穷多项组成两个不同的常数列.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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