若有穷数列 $\{a_n\}$ 满足:
① 首项 $a_1=1$,末项 $a_m=k$;
② $a_{n+1}=a_n+1$ 或 $a_{n+1}=2a_n$,其中 $n=1,2,\cdots,m-1$;
则称数列 $\{a_n\}$ 为 $k$ 的 $m$ 阶数列.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
    >
    数论初步
    >
    进制
    >
    二进制
  • 方法
    >
    思考方式
    >
    信息迁移
  • 题型
    >
    组合数学
    >
    组合极值
  1. 请写出一个 $10$ 的 $6$ 阶数列;
    标注
    • 知识点
      >
      数论初步
      >
      进制
      >
      二进制
    • 方法
      >
      思考方式
      >
      信息迁移
    答案
    $1,2,4,8,9,10$ 或 $1,2,3,4,5,10$
    解析
    ② 的本质就是在二进制下加 $1$ 或末尾添 $0$.
    因为$$10_{(10)}=1010_{(2)},$$所以 $10$ 的 $6$ 阶数列为 $1,2,4,8,9,10$ 或 $1,2,3,4,5,10$;
  2. 设数列 $\{b_n\}$ 是各项为自然数的递增数列,若 $k=2^{b_1}+2^{b_2}+\cdots+2^{b_l}(l\in\mathbb N^*,l\geqslant2)$,求 $\{a_n\}$ 的项数 $m$ 的最小值.
    标注
    • 题型
      >
      组合数学
      >
      组合极值
    答案
    $b_l+l$
    解析
    若 $a_{n+1}=a_n+1$,则 $\Delta a_n=1$;若 $a_{n+1}=2a_n$,则 $\Delta a_n=a_n\geqslant1$.
    因此应当尽量利用第二种方式.
    要得到 $2^{b_1}+2^{b_2}+2^{b_3}+\cdots+2^{b_l}$ 只需将$$1+2^{b_2-b_1}+2^{b_3-b_1}+\cdots+2^{b_l-b_1},$$进行 $b_1$ 次“$\times2$”,只需将$$2^{b_2-b_1}+2^{b_3-b_1}+\cdots+2^{b_l-b_1},$$进行 $1$ 次“$+1$”,只需将$$1+2^{b_3-b_2}+2^{b_4-b_3}+\cdots+2^{b_l-b_2},$$进行 $b_2-b_1$ 次“$\times2$”,只需将$$2^{b_3-b_2}+2^{b_4-b_3}+\cdots+2^{b_l-b_2},$$进行 $1$ 次“$+1$”,只需将$$\cdots$$只需将$$1+2^{b_{k+1}-b_k}+\cdots+2^{b_l-b_k},$$进行 $b_k-b_{k-1}$ 次“$\times2$”,只需将$$2^{b_{k+1}-b_k}+\cdots+2^{b_l-b_k},$$进行 $1$ 次“$+1$”,只需将$$\cdots$$只需将 $1$ 进行 $b_l-b_{l-1}$ 次“$\times2$”.
    因此 $\{a_n\}$ 的项数即以上操作的次数$$m=[(b_l-b_{l-1})+\cdots+(b_2-b_1)+b_1]+l=b_l+l.$$
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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