设数列 是正整数数列,满足
(1)求证:当 时,存在唯一一个正整数 ,使得 ;
(2)若 ,试探究满足 的正整数 的存在性及其个数,并证明你的结论。
注:这里 表示正整数 的最大公约数。
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
时相邻整数互素,递推可以直接求通项; 时建立比目标直线高 的不变量, 并在恰好接触边界时利用最大公约数的额外增量维持它。
(1)当 时,证明 。初始时成立;若 ,则
故 。由归纳法, 对所有正整数 成立。因此
所以这样的正整数 唯一。
(2)因 且为正整数,。下面归纳证明
若 ,则
若 ,则
同样有 。故归纳成立。于是对每个正整数 ,
因此当 时,满足 的正整数 不存在,个数为
归纳步骤已分别覆盖严格高于边界与恰在边界两种情形;在边界上不能只用最大公约数至少为 , 而必须使用它实际等于 。
含最大公约数增量的递推常适合构造线性下界;若普通的最小增量不足以维持下界,就单独审计等号边界, 利用整除结构得到更大的跳跃。
a=3有简单线性通项;a大于3时须建立a_n至少2n+2的隔离界,并在恰等于边界时用精确公约数保证归纳。
已记下,谢谢!