设正实数的数列 ${x}_{0},{x}_{1},\cdots,{x}_{1995}$ 满足以下两条件:
(1)${x}_{0}={x}_{1995}$;
(2)${{x}_{i-1}}+\dfrac{2}{{{x}_{i-1}}}=2{{x}_{i}}+\dfrac{1}{{{x}_{i}}},i=1,2,\cdots,1995$.(波兰)
(1)${x}_{0}={x}_{1995}$;
(2)${{x}_{i-1}}+\dfrac{2}{{{x}_{i-1}}}=2{{x}_{i}}+\dfrac{1}{{{x}_{i}}},i=1,2,\cdots,1995$.(波兰)
【难度】
【出处】
1995年第36届IMO试题
【标注】
【答案】
略
【解析】
将递推式改写为 $(x_{i-1}-2x_i)+\dfrac{1}{x_ix_{i-1}}(2x_i-x_{i-1})=0$.
即 $(2x_i-x_{i-1})\left(\dfrac{1}{x_ix_{i-1}}-1\right)=0$
由此知 $x_i=\dfrac{x_{i-1}}{2}$ 或 $x_i=\dfrac{1}{x_{i-1}}$
设从 $x_0$ 开始,共经历 $k-t$ 次前一类变换和 $t$ 次后一类变换得到 $x_k$,易知 $x_k=2^sx_0^{(-1)^t}$.
其中 $s\equiv k-t\pmod{2}$.
现考察 $k=1995$ 的情形,若 $t$ 是偶数,就有 $x_0=x_{1995}=2^sx_0$.
由于 $x_0>0$ 得 $s=0$,即 $0\equiv 1995-t\pmod{2}$,
这与 $t$ 偶数矛盾.于是 $t$ 必为奇数.于是有 $x_0=x_{1995}=2^sx_0^{-1}$
可得 $x_0=2^{\frac{s}{2}}$.
又此时 $s\equiv 1995-t\equiv 0\pmod{2}$,故 $s$ 是偶数.而两类变换穿插交错进行时,有可能有抵消作用,故 $s\leqslant |s|\leqslant 1995$.
于是 $s\leqslant 1994,x_0\leqslant 2^{997}$.
当 $x_0=2^{997}$ 时,递推可以实现.即
$x_i=2^{997-i},i=0,1,2,\cdots,1994;x_{1995}=\dfrac{1}{x_{1994}}=2^{997}$
综上所述,$x_0$ 的最大值为 $2^{997}$.
即 $(2x_i-x_{i-1})\left(\dfrac{1}{x_ix_{i-1}}-1\right)=0$
由此知 $x_i=\dfrac{x_{i-1}}{2}$ 或 $x_i=\dfrac{1}{x_{i-1}}$
设从 $x_0$ 开始,共经历 $k-t$ 次前一类变换和 $t$ 次后一类变换得到 $x_k$,易知 $x_k=2^sx_0^{(-1)^t}$.
其中 $s\equiv k-t\pmod{2}$.
现考察 $k=1995$ 的情形,若 $t$ 是偶数,就有 $x_0=x_{1995}=2^sx_0$.
由于 $x_0>0$ 得 $s=0$,即 $0\equiv 1995-t\pmod{2}$,
这与 $t$ 偶数矛盾.于是 $t$ 必为奇数.于是有 $x_0=x_{1995}=2^sx_0^{-1}$
可得 $x_0=2^{\frac{s}{2}}$.
又此时 $s\equiv 1995-t\equiv 0\pmod{2}$,故 $s$ 是偶数.而两类变换穿插交错进行时,有可能有抵消作用,故 $s\leqslant |s|\leqslant 1995$.
于是 $s\leqslant 1994,x_0\leqslant 2^{997}$.
当 $x_0=2^{997}$ 时,递推可以实现.即
$x_i=2^{997-i},i=0,1,2,\cdots,1994;x_{1995}=\dfrac{1}{x_{1994}}=2^{997}$
综上所述,$x_0$ 的最大值为 $2^{997}$.
答案
解析
备注