问题 解答题

已知数列An:a1,a2,…,an,满足a1=an=0,且当2≤k≤n(k∈N*)时,(ak-ak-1)2=1.令S(An)=a1+a2+…+an

(Ⅰ)写出S(A5)的所有可能取值;

(Ⅱ)求S(An)的最大值.

答案

(Ⅰ)由题设,满足条件的数列A5的所有可能情况有:

(1)0,1,2,1,0.此时S(A5)=4;

(2)0,1,0,1,0.此时S(A5)=2;

(3)0,1,0,-1,0.此时S(A5)=0;

(4)0,-1,-2,-1,0.此时S(A5)=-4;

(5)0,-1,0,1,0.此时S(A5)=0;

(6)0,-1,0,-1,0.此时S(A5)=-2.

所以,S(A5)的所有可能取值为:-4,-2,0,2,4..…(5分)

(Ⅱ)由(ak-ak-1)2=1,可设ak-ak-1=ck-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.                               …(7分)

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(An)=c1+(c1+c2)+…+(c1+c2+…+cn-1)=(n-1)c1+(n-2)c2+…+2cn-2+cn-1

则当c1,c2,…,cn-1的前

n-1
2
项取1,后
n-1
2
项取-1时S(An)最大,

此时S(An)=(n-1)+(n-2)+…+

n+1
2
-(
n-1
2
+…+2+1)=
(n-1)2
4
..…(10分)

证明如下:

假设c1,c2,…,cn-1的前

n-1
2
项中恰有t项cm1cm2,…,cmt取-1,则c1,c2,…,cn-1的后
n-1
2
项中恰有t项cn1cn2,…cnt取1,其中1≤t≤
n-1
2
1≤mi
n-1
2
n-1
2
ni≤n-1
,i=1,2,…,t.

所以S(An)=(n-1)c1+(n-2)c2+…+

n+1
2
c
n-1
2
+
n-1
2
c
n+1
2
+…+2cn-2+cn-1=(n-1)+(n-2)+…+
n+1
2
-(
n-1
2
+…+2+1)
-2[(n-m1)+(n-m2)+…+(n-mt)]+2[(n-n1)+(n-n2)+…+(n-nt)]=
(n-1)2
4
-2[(n1-m1)+(n2-m2)+…+(nt-mt)]<
(n-1)2
4

所以S(An)的最大值为

(n-1)2
4
..…(13分)

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