已知集合 $A=\{a_1,a_2,\cdots ,a_n\}$ 中的元素都是正整数,且 $a_1<a_2<\cdots <a_n$,对任意的 $x,y \in A$ 且 $x\ne y$,有 $|x-y|\geqslant \dfrac{xy}{25}$.
【难度】
【出处】
【标注】
  1. 求证:$\dfrac 1{a_1}-\dfrac 1{a_n}\geqslant \dfrac{n-1}{25}$;
    标注
    答案
    解析
    由条件 $\left|\dfrac 1x -\dfrac 1y\right|\geqslant \dfrac 1{25}$,$\Delta\left(\dfrac 1{a_n}\right)<0$,因此 $\Delta\left(\dfrac 1{a_n}\right)\leqslant -\dfrac 1{25}$.
    注意到$$\dfrac 1{a_1}-\dfrac 1{a_n}=-\sum\limits_1^{n-1}{\Delta\left(\dfrac 1{a_n}\right)},$$于是$$\dfrac 1{a_1}-\dfrac 1{a_n}\geqslant \dfrac {n-1}{25}.$$
  2. 求证:$n\leqslant 9$;
    标注
    答案
    解析
    对于数列 $\left\{\dfrac 1{a_n}\right\}$,它是一个上界为 $1$,下界为 $0$,单调递减的数列.
    利用 $a_1<a_2<\cdots <a_n$ 估计 $a_p$ 的下界,可以得到 $a_p\geqslant p\cdots {\text{ ① }}$,
    利用 $\displaystyle \sum\limits_{p}^{n}{\Delta\left(\dfrac 1{a_n}\right)}=\dfrac 1{a_n}-\dfrac 1{a_p}\leqslant -\dfrac{n-p}{25}$ 估计 $a_p$ 的上界,有$$a_p\leqslant \dfrac{1}{\dfrac 1{a_n}+\dfrac{n-p}{25}}<\dfrac{25}{n-p}\cdots {\text{ ② }}$$由 ①②,$n<\dfrac{25}{n-p}$,于是 $n<\dfrac{25}{p}+p$.
    取 $p=5$,有 $n<10$,即 $n\leqslant 9$.
  3. 对于 $n=9$,试给出一个满足条件的集合 $A$.
    标注
    答案
    $A=\{1,2,3,4,5,7,10,17,51\}$
    解析
    $\dfrac 1{a_{n+1}}-\dfrac 1{a_n}\leqslant -\dfrac 1{25}$,于是 $a_{n+1}\geqslant \dfrac {25a_n}{25-a_n}$,可以令 $a_{n+1}=\left[ \dfrac {25a_n}{25-a_n}\right]+1$,其中 $a_n<25$.
    取 $a_1=1$,则有 $A=\{1,2,3,4,5,7,10,17,51\}$ 为满足条件的一个集合.
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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