在数列 $\{a_{n}\}$ 中,若 $a_{1},a_{2}$ 是正整数,且 $a_{n}=\left|a_{n-1}-a_{n-2}\right|$,$n=3,4,5,\cdots$,则称 $\{a_{n}\}$ 为“绝对差数列”.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 方法
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    思考方式
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    信息迁移
  • 知识点
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    数列
    >
    数列极限
  • 方法
    >
    论述方式
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    反证法
  • 题型
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    组合数学
    >
    组合证明
  1. 举出一个前五项不为零的“绝对差数列”(只要求写出前十项);
    标注
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      思考方式
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      信息迁移
    答案
    $5,4,1,3,2,1,1,0,1,1$
    解析
  2. 若“绝对差数列”$\{a_{n}\}$ 中,$a_{20}=3,a_{21}=0$,数列 $\{a_{n}\}$ 满足 $b_{n}=a_{n}+a_{n+1}+a_{n+2}$,$n=1,2,3,\cdots$,分别判断当 $n\to\infty$ 时,$a_{n}$ 和 $b_{n}$ 的极限是否存在,如果存在,求出其极限值;
    标注
    • 知识点
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      数列
      >
      数列极限
    答案
    解析
    从 $a_{20}$ 开始,数列 $\{a_n\}$ 为 $\underbrace{3,0,3}_{\text{共}3\text{项}},\underbrace{3,0,3}_{\text{共}3\text{项}},\cdots$,于是当 $n\to\infty$ 时,$a_{n}$ 不存在极限;
    从 $b_{21}$ 开始,数列 $\{b_n\}$ 为 $6,6,\cdots,6,\cdots$,所以当 $n\to \infty$ 时,$\{b_{n}\}$ 存在极限为 $6$.
  3. 证明:任何“绝对差数列”中总含有无穷多个为零的项.
    标注
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      论述方式
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      反证法
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      组合数学
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      组合证明
    答案
    解析
    第一步先证明任何“绝对值数列”中总含有为零的项.
    用反证法,假设“绝对差数列”中没有为零的项.
    由于$$a_{n}=\left|a_{n-1}-a_{n-2}\right|,$$所以$$a_{n}<\max\{a_{n-1},a_{n-2}\},$$类似的\[a_{n+1}<\max(a_{n},a_{n-1})\leqslant \max(a_{n-1},a_{n-2}).\]于是$$\max(a_{n},a_{n+1})<\max(a_{n-1},a_{n-2}).$$记数列 $\{c_{n}\}$ 为$$\max(a_{1},a_{2}),\max(a_{3},a_{4}),\max(a_{5},a_{6}),\cdots,\max(a_{2n-1},a_{2n}),\cdots,$$则 $\{c_{n}\}$ 为单调减数列,而 $c_{n}$ 恒为正整数,矛盾.
    因此任何“绝对值数列”中总含有为零的项.
    第二步再证明“绝对值差数列”中总含有无穷多个为零的项.
    由第一步,设“绝对值数列”中 $a_{k}=0$,设 $a_{k-1}=m$,则从第 $k-1$ 项起数列为$$\underbrace{m,0,m},\underbrace{m,0,m},\cdots$$因此“绝对差数列”中总含有无穷多个为零的项.
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 问题3 答案3 解析3 备注3
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