问题 解答题

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.

答案

(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

n-1
2
个1和
n-1
2
个-1构成的数列.

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

m-1
2
项取1,

m-1
2
项取-1时S(Am)最大,

此时S(Am)=(m-1)+(m-2)+…+

m+1
2
-(
m-1
2
+…+2+1)=
(m-1)2
4
(14分)

证明如下:

假设c1,c2,…,cm-1的前

m-1
2
项中恰有t项cm1cm2,…,cmt取-1,

则c1,c2,…,cm-1的后

m-1
2
项中恰有t项cn1cn2,…cnt取1,

其中1≤t≤

m-1
2
1≤mi
m-1
2
n-1
2
ni≤m-1
,i=1,2,…,t.

所以S(Am)=(m-1)c1+(m-2)c2+…+2cm-2+cm-1

=(m-1)c1+(m-2)c2+…+

m+1
2
c
m-1
2
+
m-1
2
c
m+1
2
+…+2cm-2+cm-1

=(m-1)+(m-2)+…+

m+1
2
-(
m-1
2
+…+2+1)-2[(m-m1)+(m-m2)+…+(m-mt]+2[(m-n1)+(m-n2)+…+(m-nt)]

=

(m-1)2
4
-2[(n1-m1)+(n2-m2)+…+(nt-mt)]<
(m-1)2
4

所以S(Am)的最大值为

(m-1)2
4

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单项选择题