已知首项为 $x_{1}$ 的数列 $\{x_{n}\}$ 满足 $x_{n+1}=\dfrac{ax_{n}}{x_{n}+1}$($a$ 为常数).
【难度】
【出处】
无
【标注】
-
若对于任意的 $x_{1}\ne -1$,有 $x_{n+2}=x_{n}$ 对于任意的 $n\in\mathbb N^{*}$ 都成立,求 $a$ 的值;标注答案$-1$解析因为$$x_{n+2}=\dfrac{ax_{n+1}}{x_{n+1}+1}=\dfrac{a\cdot \dfrac{ax_{n}}{x_{n}+1}}{\dfrac{ax_{n}}{x_{n}+1}+1}=\dfrac{a^{2}x_{n}}{(a+1)x_{n}+1},$$所以其对应的不动点方程为$$x=\dfrac{a^{2}x}{(a+1)x+1},$$即\[(a+1)x^{2}+(1-a^{2})x=0.\]由题意,任意不为 $-1$ 的实数均为该不动点方程的根,于是 $a=-1$.
经检验,当 $a=-1$ 时符合题意. -
当 $a=1$ 时,若 $x_{1}>0$,数列 $\{x_{n}\}$ 是递增数列还是递减数列?请说明理由;标注答案递减数列解析当 $a=1$ 时,$$x_{n+1}=\dfrac{x_{n}}{x_{n}+1},$$所以对任意 $n\in\mathbb N^{*}$,均有 $x_{n}>0$,此时$$x_{n+1}-x_{n}=-\dfrac{x_{n}^{2}}{x_{n}+1}<0,$$所以数列 $\{x_{n}\}$ 为递减数列.
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当 $a$ 确定后,数列 $\{x_{n}\}$ 由其首项 $x_{1}$ 确定,当 $a=2$ 时,通过对数列 $\{x_{n}\}$ 的探究,写出“$\{x_{n}\}$ 是有穷数列”的一个真命题(不必证明).标注答案数列 $\{y_{n}\}$:$y_{1}=-1$,$y_{n+1}=\dfrac{y_{n}}{2-y_{n}}$.当 $x_{1}$ 取 $\{y_{n}\}$ 中的任意一项时,$\{x_{n}\}$ 是有穷数列解析$a=2$ 时,$$x_{n+1}=\dfrac{2x_{n}}{x_{n}+1},$$令 $f(x)=\dfrac{2x}{x+1}$,则 $x_{n+1}=f(x_{n})$.
考虑 $f(x)$ 的反函数$$f^{-1}(x)=\dfrac{x}{2-x},$$则递推构造数列 $\{y_{n}\}$:$y_{1}=-1$,$y_{n+1}=\dfrac{y_{n}}{2-y_{n}}$.
当 $x_{1}$ 取 $\{y_{n}\}$ 中的任意一项时,$\{x_{n}\}$ 是有穷数列.
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