Question

【題目】在無(wú)窮數(shù)列中，是給定的正整數(shù)，，．

（Ⅰ）若，寫(xiě)出的值；

（Ⅱ）證明：數(shù)列中存在值為的項(xiàng)；

（Ⅲ）證明：若互質(zhì)，則數(shù)列中必有無(wú)窮多項(xiàng)為．

Answer 1

【答案】（Ⅰ）；（Ⅱ）詳見(jiàn)解析；（Ⅲ）詳見(jiàn)解析.

【解析】

（I）根據(jù)以及的值，由此求得的值，找出規(guī)律，求得的值.（II）利用反證法，先假設(shè)，利用遞推關(guān)系找出規(guī)律，推出矛盾，由此證明原命題成立.（III）首先利用反證法證明數(shù)列中必有“1”項(xiàng)，其次證明數(shù)列中必有無(wú)窮多項(xiàng)為“1”,由此證得原命題成立.

解：(I)由，以及，可知，，，從開(kāi)始，規(guī)律為兩個(gè)和一個(gè)，周期為，重復(fù)出現(xiàn)，故.

(II)反證法：假設(shè),由于 ，

記.則.

則，,

，，，

依次遞推，有，…，

則

當(dāng)時(shí)，與矛盾.

故存在，使

所以，數(shù)列必在有限項(xiàng)后出現(xiàn)值為的項(xiàng)．

(III)首先證明：數(shù)列中必有“1”項(xiàng)．用反證法，

假設(shè)數(shù)列中沒(méi)有“1”項(xiàng)，由(II)知，數(shù)列中必有“0”項(xiàng)，設(shè)第一個(gè)“0”項(xiàng)是 ，令，，則必有，

于是，由，則，因此是的因數(shù)，

由，則或，因此是的因數(shù).

依次遞推，可得是的因數(shù)，因?yàn)?/span>，所以這與互質(zhì)矛盾．所以，數(shù)列中必有“1”項(xiàng)．

其次證明數(shù)列中必有無(wú)窮多項(xiàng)為“1”.

假設(shè)數(shù)列中的第一個(gè)“1”項(xiàng)是，令，，

則，

若 ，則數(shù)列中的項(xiàng)從開(kāi)始，依次為“1，1，0”的無(wú)限循環(huán)，

故有無(wú)窮多項(xiàng)為1；

若，則，

若，則進(jìn)入“1，1，0”的無(wú)限循環(huán)，有無(wú)窮多項(xiàng)為1；

若，則從開(kāi)始的項(xiàng)依次為，

必出現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)“1”項(xiàng)，從而進(jìn)入“1，1，0”的無(wú)限循環(huán)，故必有無(wú)窮多項(xiàng)為1．