设 $a_{n}=(2+\sqrt 7)^{2n+1}$,$b_{n}$ 是 $a_{n}$ 的小数部分,则当 $n\in\mathbb N^{*}$ 时,$a_{n}b_{n}$ 的值 \((\qquad)\)
A: 必为无理数
B: 必为偶数
C: 必为奇数
D: 可为无理数或有理数
【难度】
【出处】
2008年全国高中数学联赛江西省预赛
【标注】
【答案】
C
【解析】
令 $u=2+\sqrt 7,v=2-\sqrt 7$,则$$u+v=4 , uv=-3,$$可知 $u,v$ 是方程 $x^{2}=4x+3$ 的两根,则\[u^{2}=4u+3, v^{2}=4v+3,\]所以当 $n\geqslant 2$ 时,\[u^{n}=4u^{n-1}+3u^{n-2}, v^{n}=4v^{n-1}+3v^{n-2}.\]令 $S_{n}=u^{n}+v^{n}$,则当 $n\geqslant 2$ 时,$$\begin{split}&S_{n}=4S_{n-1}+3S_{n-2},\\&S_{6}=2 , S_{1}=4,\end{split}$$故所有 $S_{n}$ 为偶数,\[\begin{split}&(\sqrt 7+2)^{2n+1}-(\sqrt 7-2)^{2n+1}=u^{2n+1}+v^{2n+1}=S_{2n+1}=2k,\\&(\sqrt 7+2)^{2n+1}=2k+(\sqrt 7-2)^{2n+1}.\end{split}\]因为$$0<(\sqrt 7-2)^{2n+1}<1,$$所以 $(\sqrt 7-2)^{2n+1}$ 为 $a_{n}$ 的小数部分,即\[b_{n}=(\sqrt 7-2)^{2n+1},\]故\[a_{n}b_{n}=(\sqrt 7+2)^{2n+1}\cdot (\sqrt 7-2)^{2n+1}=3^{2n+1}\]为奇数.
题目 答案 解析 备注
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