垫脚石(相关题 → 此题) 2025 年贵州预赛 · P006261
把原递推平方,得到常数主增量与倒数平方余项,再累加为主增长加误差和。先用这一式夹定某个有限项,接着研究同一个误差和能否被统一常数控制。
前题只需较粗的调和和上界来判定整数部分;后题反过来先给原项一个粗上界,从而得到误差和的发散下界,证明统一估计不成立。
(25 分)设无穷数列 满足 ,()。
证明:
(1) 当 时,;
(2) 不存在实数 使得 对所有 都成立。
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。
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。
调和级数发散可由分组证明:从 到 的倒数和至少为二分之一。正项递增本身不能推出其部分和无界。
想法从哪来:递推是一项加其倒数,直接累加很难控制,但平方后交叉项恰为常数二,其余只留正的倒平方项。这个观察既能给第一问的线性增长下界,也能看出第二问为何不可能:平方量减去二倍指标,等于一串正项的累积。仅说正项累积还不够,它们也可能收敛,所以应反过来先给原数列一个较粗的线性平方上界,使倒平方项至少像调和级数。粗界不必追求尖锐,正初值保证每次平方增量不超过三已经足够。最后用二进分组说明调和部分和无上界,从而排除任意固定修正常数。
平方后每步增量接近二;额外的正增量虽然很小,但用粗线性上界可证明其总量没有统一上界。
由递推,所有项正且递增,并且
当 ,和式含首项 ,故 。 另一方面,,所以平方增量不超过 ,由归纳得 。于是
调和部分和无上界,例如每组 的和至少为 。故 也无上界。若存在题设实数 ,则 会迫使 恒成立,矛盾。因此 。
,第(1)问在 取等;以后平方增量中还有额外正项。第(2)问并不声称 无界,而是证明平方差的累积修正无界,两者须区分。
接近常量的增量仍可能累积出无界修正;用粗上界反过来给小增量提供可发散的下界。
核心在于不能把渐近主项当作固定误差界,需以平方增量、粗上界及调和发散构成闭合的反证链。
垫脚石(相关题 → 此题) 2025 年贵州预赛 · P006261
把原递推平方,得到常数主增量与倒数平方余项,再累加为主增长加误差和。先用这一式夹定某个有限项,接着研究同一个误差和能否被统一常数控制。
前题只需较粗的调和和上界来判定整数部分;后题反过来先给原项一个粗上界,从而得到误差和的发散下界,证明统一估计不成立。
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