已知是由非负整数组成的无穷数列该数列前n项的最大值记
问答题已知

是由非负整数组成的无穷数列,该数列前n项的最大值记为A

,第n项之后各项a

+1,a

+2,…的最小值记为B

,d

=A

-B

。
(1)若

为2,1,4,3,2,1,4,3,…,是一个周期为4的数列(即对任意n∈N

,a

+4=a

),写出d

,d

,d

,d

的值;
(2)设d为非负整数,证明:d

-d(n=1,2,3...)的充分必要条件为

为公差为d的等差数列;
(3)证明:若a

=2,d

=1(n=1,2,3,…),则

的项只能是1或者2,且有无穷多项为1.
参考答案:
(1)d

=d

=1,d

=d

=3;
(2)(充分性)因为

是公差为d的等差数列,且d≥0,所以a

≤a

≤…≤a

≤…
因此A

=a

,B

=a

+1,d

=a

-a

+1=-d(n=1,2,3…)d

=-d(n=1,2,3…)
(必要性)因为d

=-d≤0(n=1,2,3…),所以A

=B

+d

≤B

又因为a

≤A

,a

+1≥B

,所以a

≤a

+1,于是A

=a

,B

=a

+1。
因此a

+1-a

=B

-A

=-d

=d,即

是公差为d的等差数列。
(3)因为a

=2,d

=1,所以A

=a

=2,B

=A

-d

=1。故对任意n≥1,a

≥B

=1。
假设

(n≥2)中存在大于2的项。
设m为满足a

>2的最小正整数,则m≥2,并且对任意1<k<m,a

≤2,
又因为a

=2,所以A

-1=2,且A

=a

>2。
于是B

=A

-d

>1,B

-1=min{a

,B

}≥2。
故d

-1=A

-1-B

-1≤0,与d

-1=1矛盾。
所以对于任意n≥1,有a

≤2,即非负整数列

的各项只能为1或2。
因此对任意n≥1,a

≤2=a

,所以A

=2故B

=A

-d

=2-1=1。
因此对于任意正整数n,存在m满足m>n,且a

=1,即数列

有无穷多项为1。
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