专题地图 › 递推数列
2015 年河南预赛 · 第 10 题
F3解答题递推数列
数列 {an} 和 {bn} 的定义是
a1=1,b1=2,an+1=bn1+an+anbn,bn+1=an1+bn+anbn.
证明:a2015<5。
作答
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。
解析
思路
两式高度对称,考察各加一后的倒数差,使公共变化量相消。
解答
初值与递推保证 an,bn>0。令 An=1/(an+1),Bn=1/(bn+1)。由
an+1+1=bn(an+1)(bn+1),bn+1+1=an(an+1)(bn+1)
可得
An+1=An−(an+1)(bn+1)1,Bn+1=Bn−(an+1)(bn+1)1.
故 An−Bn=A1−B1=1/2−1/3=1/6。又 Bn>0,所以 1/(an+1)>1/6,即 an<5。特别地 a2015<5。
复核
初次迭代为 a2=2,b2=5,确有 1/(a2+1)−1/(b2+1)=1/3−1/6=1/6。正性保证取倒数和还原不等号均合法;有限项 Bn 始终严格正,因此上界 5 为严格界。
方法总结
对称的分式双递推可寻找具有同一增量的辅助量,再作差产生不变量。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
关键是识别加一后倒数的共同变化量,借不变量和正性控制任意远项,无须求出显式通项。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:操作中的不变量
专题卡:分式递推求通项:取倒数,把它变成等差或等比数列