定义数列An:a1,a2,…,an,(例如n=3时,A3:a1,a2,a3)满足a1=an=0,且当2≤k≤n(k∈N*)时,(ak-ak-1)2=1.令S(An)=a1+a2+…+an.
(1)写出数列A5的所有可能的情况;
(2)设ak-ak-1=ck-1,求S(Am)(用m,c1,…,cm的代数式来表示);
(3)求S(Am)的最大值.
(1)由题设,满足条件的数列A5的所有可能情况有:
①0,1,2,1,0;②0,1,0,1,0;
③0,1,0,-1,0;④0,-1,-2,-1,0;
⑤0,-1,0,1,0;⑥0,-1,0,-1,0.
(2)ak-ak-1=ck-1,由(ak-ak-1)2=1,
则ck-1=1或ck-1=-1(2≤k≤n,k∈N*),
a2-a1=c1,a3-a2=c2,
…an-an-1=cn-1,
所以an=a1+c1+c2+…+cn-1.
因为a1=an=0,所以c1+c2+…+cn-1=0,且n为奇数,
c1,c2,…,cn-1是由
个1和n-1 2
个-1构成的数列.n-1 2
所以S(Am)=c1+(c1+c2)+…+(c1+c2+…+cm-1)
=(m-1)c1+(m-2)c2+…+2cm-2+cm-1.
(3)当c1,c2,…,cm-1的前
项取1,m-1 2
后
项取-1时S(Am)最大,m-1 2
此时S(Am)=(m-1)+(m-2)+…+
-(m+1 2
+…+2+1)=m-1 2
(14分)(m-1)2 4
证明如下:
假设c1,c2,…,cm-1的前
项中恰有t项cm1,cm2,…,cmt取-1,m-1 2
则c1,c2,…,cm-1的后
项中恰有t项cn1,cn2,…cnt取1,m-1 2
其中1≤t≤
,1≤mi≤m-1 2
,m-1 2
<ni≤m-1,i=1,2,…,t.n-1 2
所以S(Am)=(m-1)c1+(m-2)c2+…+2cm-2+cm-1
=(m-1)c1+(m-2)c2+…+
cm+1 2
+m-1 2
cm-1 2
+…+2cm-2+cm-1m+1 2
=(m-1)+(m-2)+…+
-(m+1 2
+…+2+1)-2[(m-m1)+(m-m2)+…+(m-mt]+2[(m-n1)+(m-n2)+…+(m-nt)]m-1 2
=
-2[(n1-m1)+(n2-m2)+…+(nt-mt)]<(m-1)2 4
.(m-1)2 4
所以S(Am)的最大值为
.(m-1)2 4