专题地图 › 递推数列
2026 年北京预赛
F5填空题递推数列
设数列 {an} 满足
a1=1,a2=2,an+2=an+1+an21.
则 [a2026]=。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:18
解析
思路
只用立方差恒等式、单调性和调和和分组;“增量约为”只是发现路线,正式证明中不把相邻项当作相等。
想法从哪来:先看递推的增量,而不是直接寻找远项通项。 增量约为 1/an2;若把 an 换成三次幂,立方差中约有 3an2,恰能抵消这个分母。因此先试 ak+13−ak3,得到接近常数的增量。 确定整数部分只需夹在相邻整数之间,无需精确渐近公式。下界用单调性直接估;上界保留可累加的误差,再把调和和按长度翻倍的区间分组。数值迭代可帮助定位应夹的两个整数,但最后必须用严格立方界确认。
递推增量约为 an−2,因此立方 an3 应近似按常数速度增长。只作数值迭代不能证明整数部分; 下面分别给出无需小数近似的立方下界和可求和上界。
解答
各项均为正,且数列严格递增。对 k≥2,
ak+13−ak3=ak−12ak+12+ak+1ak+ak2>ak−123ak2>3.
由于 a23=8,故对 n≥3,
an3>8+3(n−2)=3n+2.
特别地,
a20263>6080>5832=183,
所以 a2026>18。
下面估计上界。先算得 a3=3、a4=13/4。对 m≥4,令 x=am−1、y=am−2、u=1/y3。此时 x≥y≥2,从而
xam=1+xy21≤1+u,xam+1=xam+x31≤1+2u.
于是
am+13−am3=x2am+12+am+1am+am2≤(1+2u)2+(1+2u)(1+u)+(1+u)2=3+9u+7u2≤3+10u.
最后一步用了 u≤1/8。上面的立方下界在下标为 2 时取等号,故 y3=am−23≥3m−4,所以
am+13−am3≤3+3m−410.
求和并使用 3m−4≥m,得
a20263≤a43+3⋅2022+10m=4∑20253m−41<35+6066+10H2025.
因为 2025<211,把调和和按区间 (2j,2j+1] 分组可得 H2025<12。因此
a20263<35+6066+120=6221<6859=193.
综上 18<a2026<19,故
[a2026]=18.
复核
递推式给出的是 ak+1−ak=1/ak−12,上下界中的指标已按此对应。 上界只使用了 u≤1/8 和严格可验证的调和和分组界,没有用数值近似代替证明。
方法总结
增量形如 an−2 时,考察三次幂可利用 x3−y3=(x−y)(x2+xy+y2) 抵消分母。确定整数部分不需要很精细的渐近式: 一个线性立方下界和一个带可求和误差的立方上界通常已经足够。
为什么评为 F5(会透露解法方向)
直接迭代不足以确定远项取整,需自行选择立方作近似线性增长量并建立误差可求和的双边界,最终跨越18³而低于19³。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:递推的不变区间与临界值
专题卡:数列只问范围:不变区间、单调和夹逼