若存在集合 $A$,$B$ 满足:$A\cap B=\varnothing $,且 $A\cup B=\mathbb N^*$,则称 $(A,B)$ 为 $\mathbb N^*$ 的一个二分划.
【难度】
【出处】
无
【标注】
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设 $A=\{x\mid x=3k,k \in \mathbb N^* \} $,$B=\{x\mid x=3k \pm 1,k \in \mathbb N^*\} $,判断 $(A,B)$ 是否为 $\mathbb N^*$ 的一个二分划,说明理由;标注答案不是解析因为$$1\not \in A , 1\not \in B,$$所以$$A\cup B \neq \mathbb N^*,$$故 $(A,B)$ 不是 $\mathbb N^*$ 的一个二分划.
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是否能找到 $\mathbb N^*$ 的一个二分划 $(A,B)$ 满足:
① $A$ 中不存在三个成等比数列的数;
② $B$ 中不存在无穷的等比数列.
说明理由.标注答案能找到,理由略解析能找到.
$\mathbb N^*$ 中形成的等比数列可以唯一地用一个正整数数对 $(a,q)$ 来表示,其中 $a$ 为数列的首项,$q$ 为数列的公比;反之每一对 $(a,q)$ 也唯一地表示一个无穷的等比数列.
正整数数对 $(a,q)$ 可以排序如下:$(1,2)$,$(1,3)$,$(2,2)$,$(1,4)$,$(2,3)$,$(3,2)$,$\cdots$.将这些数对所对应的无穷等比数列依次记为 $s_1$,$s_2$,$\cdots$,$s_k$,$\cdots$.
先在 $s_1$ 中任取一个数 $a_1$,在 $s_2$ 中取数 $a_2$,使得 $a_2>a_1$;
在 $s_3$ 中取数 $a_3$,使得 $a_3 >\dfrac {a_2^2}{a_1}$;
在 $s_4$ 中取数 $a_4$,使得 $a_4>\dfrac {a_3^2}{a_1}$;
$\cdots$;
一般的,在 $s_k$ 中取数 $a_k$,使得 $a_k>\dfrac {a_{k-1}^2}{a_1}$;
$\cdots $.
如此得到正整数 $a_1$,$a_2$,$\cdots$,$a_k$,$\cdots$,由这些数组成集合 $A$,并令 $B=\complement_{\mathbb N^*} A$,可证明上述构造的 $A$ 和 $B$ 满足题设 ① 和 ②.
首先 $\mathbb N^*$ 中每一个无穷等比数列中至少有一项在 $A$ 中,所以 $B$ 中不存在无穷等比数列.
再证 $A$ 中不存在三数成等比数列.任取 $a_m,a_n ,a_r \in A$,不妨设 $m<n<r$,则 $a_m<a_n<a_r$,但由 $A$ 的取法知$$a_r>\dfrac {a_{r-1}^2}{a_1}\geqslant \dfrac {a_n^2}{a_1}\geqslant \dfrac {a_n^2}{a_m},$$故$$a_ra_m>a_n^2$$即 $a_m$,$a_n$,$a_r$ 不成等比数列,所以 $A$ 中不存在三个成等比数列的数.
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