对于数列 $A_n:a_1,a_2,\cdots,a_n(a_i\in\mathbb N,i=1,2,\cdots,n)$,定义“$T$ 变换”:$T$ 将数列 $A_n$ 变换成数列 $B_n:b_1,b_2,\cdots,b_n$,其中 $b_i=|a_i-a_{i+1}|(i=1,2,\cdots,n-1)$,且 $b_n=|a_n-a_1|$,这种“$T$ 变换”记作 $B_n=T(A_n)$.继续对数列 $B_n$ 进行“$T$ 变换”,得到数列 $C_n$,$\cdots$,依次类推,当得到的数列各项均为 $0$ 时,变换结束.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 方法
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    思考方式
    >
    信息迁移
  • 题型
    >
    组合数学
    >
    组合极值
  1. 试问:$A_3:2,6,4$ 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;
    标注
    • 方法
      >
      思考方式
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      信息迁移
    答案
    解析
    由题\[\begin{split}2,6,4&\to4,2,2 \\ &\to2,0,2 \\ &\to2,2,0 \\ &\to0,2,2 \\ &\to2,0,2 \\ &\to\cdots\end{split}\]所以 $A_3$ 不能经过若干次“$T$ 变换”结束.
  2. 设 $A_3:a_1,a_2,a_3$,$B_3=T(A_3)$,若 $B_3:b,2,a(a\geqslant b)$,且 $B_3$ 的各项之和为 $2012$.
    ① 求 $a,b$;
    ② 若数列 $B$ 再经过 $k$ 次“$T$ 变换”得到的数列各项之和最小,求 $k$ 的最小值,并说明理由;
    标注
    • 题型
      >
      组合数学
      >
      组合极值
    答案
    ① $a=1006$,$b=1004$;② $502$
    解析
    ① 由题意得,$$\begin{cases}|a_1-a_2|=a,\\|a_2-a_3|=2,\\|a_3-a_1|=b,\end{cases}$$所以 $|a-b|\leqslant 2$,又因为$$a+b=2012,$$所以 $a=1006$,$b=1004$;
    ② 当 $x\geqslant12$ 时,有\[\begin{split}x,2,x+2 &\to x-2,x,2 \\ &\to2,x-2,x-4 \\ &\to x-4,2,x-6 \\ &\to x-6,x-8,x-10,x-8 \\ &\to x-12,2,x-10,\end{split}\]也就是说数列 $x,2,x+2$ 经过 $6$ 次 $T$ 变换变为 $x-12,2,x-10$,于是数列 $1004,2,1006$ 经过 $6\cdot83$ 次 $T$ 变换后变为 $8,2,10$,而\[\begin{split}8,2,10 &\to 6,8,2 \\ &\to 2,6,4 \\ &\to 4,2,2 \\ &\to 2,0,2 \\ &\to 2,2,0 \\ &\to 0,2,2 \\ &\to,2,0,2 \\ &\to\cdots\end{split}\]进入循环.于是 $B$ 经过 $6\cdot 83+4=502$ 次 $T$ 变换后的得到数列各项之和最小,$k$ 的最小值为 $502$.
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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