同一骨架 2024 年贵州预赛 · P006498
只问长和式的整数部分时,应先确定需要跨过哪两个相邻整数,再为整个和设计严格上下界;逐项近似或逐项取整都不能代替总和夹逼。
前题用共轭分母与根号函数切线控制有限根式和;后题先由递推控制差量,再与可裂项比较和配合,额外保留一项严格超额跨过整数。
根式递推数列平方和的取整
已知数列 满足 ,
则
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
先独立尝试,再展开工具说明与想法来源。
先回想这道题的想法,再试试当前题。
望远镜求和指将相邻项相消,如 。比较递推时先证明差量为正,才能逐次相乘并保持不等号方向。
想法从哪来:题目只问总和的取整,先估计能否夹在相邻整数之间,比追求根式递推的显式通项更合适。观察数列可能靠近一,于是从平方中减一;新差量的递推可以提出原差量,剩下一个正因子,同时得到原数列始终大于一且递减。 上界可把后续项统一压在早期项之下,再用可裂项的分母放大。下界则从差量的乘积因子与简单分式比较,构造一个能望远镜求和的比较序列。若粗下界还差一点跨过整数,不必全面加精度,只抽出某个早期项的精确超额,补偿长尾留下的小缺口。最后检验两侧都是严格不等式。
不必求出 的通项,只需把总和夹在两个相邻整数之间。令 后,递推变成正因子的连乘关系,既能证明 单调,又能给出 的简单下界;再与裂项和 配合。
令 。只要 ,就有
括号内为正,故由 归纳可知 。同时 ,且
所以 对一切 成立。
记
由上界及 ,有
另一方面,由 (1) 中 ,
因 ,归纳得到
且 时为严格不等式。特别地
因此
最后一个不等式可由 立即验证。结合 (2)、(3),有
故
根号内的量在归纳中始终大于 ,所以数列定义有效。下界中 取等号、 的超额被单独精确计入,其余项只会使总和更大;上下界均不依赖未经证明的通项。
只问长和式的整数部分时,优先寻找足以跨过某个整数的粗而严格的夹逼。根式递推可先 减去稳定点的平方,将差量写成乘积递推;与可裂项的比较序列配合,通常比求通项更稳妥。
粗上界可得小于6,下界却需用an²−1≥1/(n−1)裂项并保留第三项额外盈余,才能补回有限截断缺口而严格大于5。
同一骨架 2024 年贵州预赛 · P006498
只问长和式的整数部分时,应先确定需要跨过哪两个相邻整数,再为整个和设计严格上下界;逐项近似或逐项取整都不能代替总和夹逼。
前题用共轭分母与根号函数切线控制有限根式和;后题先由递推控制差量,再与可裂项比较和配合,额外保留一项严格超额跨过整数。
已记下,谢谢!